La modification des seuils de qualité de l'eau, le renforcement de la surveillance et la volonté de protéger au maximum le milieu naturel ont amené le développement d'une nouvelle offre de traitement des eaux. Face à ces contraintes réglementaires, la mise aux normes des ouvrages d'assainissement ou de potabilisation de l'eau n'est pas toujours simple, spécialement pour les petites et moyennes collectivités. Disposant d'une marge de manoeuvre financière étroite, ces collectivités doivent trouver des solutions efficaces, économes et rapidement mises en oeuvre. Pour répondre à ces problématiques, les entreprises de l'eau ont développé depuis quelques années des gammes d'unités modulaires préfabriquées en usine et produites en série. Ces unités standard, qui peuvent compléter un process existant, apportent également des solutions clés en main aux industriels, en termes de sécurité sanitaire et de protection de l'environnement. des avantages multiples Les unités standard présentent plusieurs avantages pour l'exploitant ainsi que pour le constructeur. Le premier atout de ces produits standardisés est de diminuer les coûts liés à leur développement et à leur validation grâce à la fabrication en série. À l'inverse des grosses stations d'épuration ou de potabilisation qui possèdent des procédés spécifiques aux besoins du client, la fabrication d'une gamme d'unités standard ne requiert qu'une seule étude d'ingénierie. « La standardisation des unités modulaires permet donc de rendre ces produits plus compétitifs en termes de prix sur le marché », explique Guy Elien, directeur de Clarans Consulting. Selon le procédé qui sera mis en place, le coût d'acquisition peut diminuer jusqu'à - 30 %. Outre le prix, ces unités présentent l'intérêt de reposer sur des technologies bien maîtrisées. La très grande majorité des procédés utilisés provient de grandes stations, ce qui est une garantie de bon fonctionnement. « Le fait que la technologie soit déjà éprouvée permet une meilleure gestion dans le temps et le suivi du client. C'est au travers de notre gamme d'unités standard que nos ingénieurs ont concentré vingt années d'expérience et tout leur savoir-faire en matière d'ultrafiltration », note Bertrand Pons, directeur commercial chez Degrémont Technologies- Aquasource. De plus, l'exploitation de ces unités est facilitée par la présence d'automates ou de systèmes de télégestion. Ces dispositifs permettent de surveiller les installations de production, souvent situées en pleine campagne ou dans des lieux isolés. Leur fonctionnement demande peu de maintenance, ce qui réduit les coûts d'exploitation. Le caractère modulaire de ces produits standardisés offre aussi la possibilité de prévoir l'augmentation de la production par simples ajouts de grappes de modules d'ultrafiltration. La mise en parallèle ou en série de plusieurs skids évite ainsi de modifier tout le process ou de limiter sa production. Optimisée au cours des années Les industriels ou responsables de collectivités trouveront également un atout dans la compacité des modules qui a été optimisée au cours des années. En général, la petite taille des unités standard facilite leur insertion dans les process des installations déjà existantes qui ne disposent que d'une seule file de traitement. Dans ce cas, assurer la continuité de traitement est aussi un paramètre important. Autre avantage, la rapidité d'installation. Alors que la construction d'une station de taille importante peut prendre plusieurs années, l'installation d'une unité standard nécessitera beaucoup moins de temps. « Entre la commande, la fabrication et le montage final, la mise en place d'une unité standard de potabilisation est évaluée entre quatre et six mois », assure Laurent Dolleans, directeur réhabilitation et projet standard chez Degrémont Technologies. Lors du dépassement d'un seuil réglementaire lié à la qualité de l'eau, en particulier pour les pesticides et les nitrates, les autorités préfectorales peuvent exiger une modification du process dans un délai assez court. L'installation de produits standardisés apparaît ainsi comme une solution adéquate. Cette rapidité de mise en place peut aussi être utile, voire indispensable, dans des situations de crise. Lors de catastrophes naturelles, par exemple, la production d'eau potable peut être touchée et nécessiter l'emploi d'unités standard de façon temporaire, dans l'attente d'une action engagée à plus long terme. Il sera ensuite possible de démonter ces unités modulaires, puis de les réutiliser ailleurs, pour des cas similaires. La particularité des unités standard est aussi de conduire à une évolution de l'offre des constructeurs de stations. Alors que, traditionnellement, leur logique consiste à élaborer une solution spécifique à un projet et de réaliser les études d'ingénierie nécessaires, les constructeurs proposent avec les unités standard une gamme de produits fabriqués en série, et au sein de laquelle un produit doit pouvoir répondre aux besoins exprimés par une collectivité ou un industriel. Les applications concernées sont nombreuses, de la potabilisation au traitement des eaux usées, en passant par l'eau de process. Par ailleurs, à côté des trois principaux constructeurs français qui se sont déjà lancés sur ce marché des unités standard ( Stereau, Degrémont Technologies, Veolia Water STI), des PME comme Finaxo ou L'Eau pure, qui produisent ou fabriquent de telles installations, sont également présentes et peuvent tirer leur épingle du jeu. transportables par camion Pour satisfaire les besoins en eau potable des petites et moyennes collectivités, la société Opalium, filiale de Veolia Water Systems, a conçu une gamme d'unités modulaires et de stations compactes. Entièrement montés sur châssis et transportables par camion, ces dispositifs peuvent constituer une véritable chaîne de potabilisation ou compléter une installation existante. Assurant une production maximale de 100 m3/h, Opalium compte six différentes gammes dont les spécificités sont en corrélation avec la qualité de l'eau. À partir d'eau de surface non saumâtre, la station préfabriquée Opasec assure un traitement complet et efficace par coagulation-floculation, décantation lamellaire, filtration sur sable et désinfection. Les autres unités modulaires ne réalisent qu'une partie du process de traitement de l'eau et peuvent être utilisées seules ou en combinaison. Chaque unité a une spécificité : Opadef assure la déferrisation et la démanganisation, tandis qu'Opacarb élimine les goûts et les odeurs de l'eau grâce au charbon actif en grains. Avec un procédé similaire à Opasec, l'unité de potabilisation UCD de Degrémont Technologies peut traiter des volumes plus importants, de 5 à 720 m3/h. Face à des eaux très chargées, des polymères peuvent être ajoutés à ce traitement traditionnel pour assurer une meilleure coagulation-floculation. « Cependant, avec des eaux chargées, il est également possible de se passer de réactifs supplémentaires en ralentissant le débit. Dans 90 % des cas, les réactifs fournis suffisent seuls », note Laurent Dolleans. La grande différence avec un traitement conventionnel est le remplacement des ouvrages en béton par des ouvrages en métal. L'un des avantages est de pouvoir déplacer la plupart de ces unités à la fin d'un projet, comme cela a été le cas pour l'unité UCD à Brazzaville (voir encadré). Degrémont Technologies a également mis sur le marché des unités de désinfection par ultraviolets pour la production d'eau potable ou d'eau de process. Commercialisées par sa filiale Ozonia, plusieurs gammes d'unités standard sont rassemblées sous l'appellation Aquaray. Leur capacité de traitement va de quelques mètres cubes à l'heure pour Aquaray LP à près de 3 000 m3/h pour Aquaray H2O. Ces unités ont pour but de désinfecter l'eau potable. Traitement aux UV seul ou intégré Selon la qualité et la source de l'eau, le traitement aux UV sera employé seul ou intégré dans une chaîne de potabilisation. Dans le cas des eaux de surface, la désinfection par UV intervient après un traitement conventionnel alors qu'avec une source souterraine, une unité Aquaray et une désinfection au chlore peuvent suffire. « L'effet germicide des UV permet d'éliminer une très grande partie des micro-organismes, en particulier les parasites Cryptosporidium parvum et Giardia lamblia. Très peu sensibles aux traitements par le chlore, ces deux bactéries peuvent causer de graves épidémies », insiste Frédérik Cousin, chef de marché chez Degrémont Technologies. Une autre filiale de Degrémont, Aquasource, est en charge des unités standard d'ultrafiltration (UF) pour la production d'eau potable. Les membranes sont intégrées dans des modules qui constituent eux-mêmes des unités de traitement. Leur capacité va de 1 à 200 m3/heure/unité. Parmi elles, l'Ecoskid qui a été commercialisé en 2003 assure le traitement des eaux brutes (surface ou souterraine) et des eaux de process. Son procédé de filtration consiste à faire passer frontalement l'eau à travers les pores d'une membrane fibre creuse, de l'intérieur vers l'extérieur. Elle est peu coûteuse en énergie et retient les micro-organismes et autres matières en suspension d'une taille supérieure à 0,01µm. Ne nécessitant ni pompe spécifique ni réservoir d'eau, le rétrolavage périodique permettra d'éliminer les éléments retenus au sein des fibres par injection à contre-courant d'eau ultrafiltrée et chlorée produite par d'autres modules installés sur la même unité. En sortie, la turbidité de l'eau est inférieure à 0,1 NTU. Avec une consommation énergétique de 40 à 80 W/m3 d'eau traitée, cette solution a séduit la communauté des communes du pays vernois (CCPV), en Dordogne. En effet, en raison de la mauvaise qualité de ses eaux de surface d'une de ces communes (Vergt), il a été décidé de chercher une nouvelle ressource en eau par forage. Pompée à une profondeur de 670 mètres, l'eau présentait au départ une très bonne qualité avec une turbidité inférieure à 4 NTU, proche des normes de potabilisation. Mais des couches d'argile qui se détachaient du sol fissuré tombaient dans la nappe et provoquaient des pics de turbidité jusqu'à 200 NTU. Pour remédier à ce problème, Claude Dupont, président de la CCPV et maire de Vergt, a décidé d'installer en octobre 2007 une unité Ecoskid couplée à une unité standard UCD. Ce dernier permet de baisser la turbidité à un seuil maximal de 25 NTU avant traitement. « Désormais, les gens consomment l'eau du robinet et n'achètent plus de bouteilles. Les communes et les villages avoisinants nous demandent même de réaliser un raccordement sur notre réseau », se réjouit-il. une réponse au manque de place Un des avantages des unités standard est qu'elles sont faciles à intégrer dans un procédé existant. C'est le cas de l'Actiflo de Veolia Water STI qui est aussi bien employée dans les procédés de production d'eau potable et d'eau de process que d'épuration (voir Hydroplus, n° 178 p. 49). Le procédé consiste en une technologie de clarification à très grande vitesse qui utilise des ballasts de micro-sable pour favoriser la formation et la décantation rapide des flocs. « Avec sa faible emprise au sol, Actiflo est en plus une réponse idéale aux contraintes de place. Pour la même quantité traitée, une usine classique nécessitera 1 000 m2 de surface de décantation, alors qu'avec notre unité, seulement 100 m2 suffisent », souligne Thierry Legube, responsable développement commercial de Veolia Water STI. La gamme standard propose un débit de 40 à 320 m3/h d'eau de process par unité, et traite les volumes d'eaux usées à une vitesse de 80 à 640 m3/h. Autre unité standard de Veolia Water STI, la gamme Biosep Pack se caractérise par la combinaison du traitement biologique par boues activées et de la filtration membranaire. Couvrant des débits de 5 à 50 m3/h, ces unités sont avant tout destinées au traitement des effluents industriels. Une gamme municipale reposant sur le même procédé devrait bientôt voir le jour. L'association du traitement biologique par boues activées et de la filtration par membranes plaques immergées est également employée par la technologie Aqua-RM. Élaborée par Stereau, filiale ingénierie du groupe Saur, elle est utilisée dans l'unité Compact-RM qui répond aux besoins des petites et moyennes collectivités ainsi qu'aux industriels (débits de 10 à 80 m3/h). Ce procédé de traitement permet de répondre aux exigences fixées par la réglementation des eaux de baignade ou de mettre en place le recyclage des eaux pour l'irrigation et l'arrosage. « Avec la possibilité d'enterrer une grande partie des modules préfabriqués, cette solution s'intègre parfaitement au paysage, ce qui évite certaines nuisances visuelles », ajoute Gilles Renaud, directeur ingénierie et e-procurement chez Saur. TraiteMENT Des boues et Des eaux usées Toujours dans le domaine du traitement des eaux usées, le groupe Saur propose une solution modulaire pour réduire les boues d'épuration. Baptisée Sonoflux, cette unité permet de désintégrer les boues par sonication. La diffusion d'ultrasons crée des microbulles de gaz qui finissent par imploser, libérant localement une grande quantité d'énergie. Utilisé en amont d'une digestion anaérobie des boues, il permet d'augmenter la production de biogaz. Il est aussi efficace en présence de bactéries filamenteuses et évite d'avoir recours à des réactifs chimiques. Enfin, Degrémont Technologies propose des générateurs d'ozone, réunis sous l'appellation Ozat, pour le traitement des eaux usées. Certaines gammes UV de la famille Aquaray participent également à la désinfection des effluents. Enjeu majeur des prochaines années, le recyclage des eaux usées est une démarche amenée à se développer. Pour l'instant, les offres en unités standard sont encore assez limitées, mais cela devrait évoluer prochainement avec la mise en place d'un cadre réglementaire pour le recyclage des eaux (voir dans le prochain numéro d'Hydroplus, un dossier spécial sur cette question). Lancée en octobre 2007, l'unité Re-Source (Degrémont Technologies-Aquasource) s'intègre en sortie de station traditionnelle de traitement des eaux résiduaires. En plus de la technologie d'ultrafiltration, elle bénéficie de deux innovations brevetées : le procédé Coral qui met en oeuvre une micro-coagulation sur membrane, et le rétrolavage à l'air. Selon le nombre de modules installés, cette unité autonome produit de 6 à 90 m3/h d'eau. De son côté, Saur travaille au développement d'unité standard pour le recyclage des eaux usées. Les premières unités sont testées sur les sites pilotes du Guilvinec (Finistère) et du Bono (Morbihan). Associé au procédé Aqua-RM de la station d'épuration, un traitement d'affinage par osmose inverse assure un abattement maximal de micropolluants. Et Saur étudie l'ultrafiltration comme autre technique de traitement d'affinage dans la commune morbihannaise d'Auray. dans le respect des réglementations Avec le développement du marché, les différentes gammes d'unités standard se sont un peu diversifiées, mais restent limitées. Pourtant, ces solutions qui bénéficient de technologies matures permettent à l'exploitant de respecter les réglementations de plus en plus fortes. C'est pour ces raisons que certaines PME envisagent de pénétrer le marché des unités standard. Autre tendance : l'augmentation de capacité des unités. Avec des coûts plus compétitifs et des procédés optimisés, ces produits pourraient convenir à certaines grandes collectivités pour des applications plus spécifiques, comme le recyclage des eaux usées.