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Focus : Rénovation de la station d'épuration Sud

Actualisation : février 2020

C’est une station d’épuration de Bruxelles-Sud entièrement rénovée qui fonctionne depuis mars 2019. La technologie employée assure un traitement quaternaire des eaux usées (élimination de micropolluants et de la microbiologie). Elle permet d’obtenir une eau à la sortie de la station d’excellente qualité. Avec 226.000 m2 de membranes installées, la station Sud est devenue la deuxième plus grande unité de ce type en Europe. Cette rénovation se révèle une opportunité pour l’économie circulaire avec une réutilisation des eaux usées et une production d’énergie à partir de la digestion des boues.

Un chantier nécessaire

Les installations, actives depuis 2000, dépolluent un quart de la charge polluante émise par l’agglomération bruxelloise (360.000 équivalents-habitants) : elles reçoivent des eaux usées des communes d’Uccle, de Forest, Saint-Gilles, Anderlecht et de 3 communes flamandes. Elles étaient mises à l’index depuis plusieurs années parce qu’elles n’éliminaient pas la pollution azotée et phosphorée (aussi appelé traitement tertiaire), alors que la Région bruxelloise est une zone densément urbanisée. Or le bassin de la Senne, dans laquelle les eaux sont rejetées, est classé en « zone sensible » vis-à-vis de ces substances. 

La station Sud était, avant sa rénovation, équipée d’un traitement secondaire, qui éliminait l’essentiel de la pollution particulaire, organique et carbonée. Si ce traitement contribuait à respecter les prescriptions de la directive sur les eaux résiduaires urbaines depuis 2007, il s’est néanmoins révélé insuffisant pour respecter les objectifs environnementaux ambitieux de la directive cadre eau fixés pour la qualité de la Senne en Région bruxelloise (voir l’indicateur « Epuration des eaux usées » ). C’est pourquoi une rénovation complète de la station a été inscrite au second plan de gestion de l’eau. 

Vaste chantier ! Entamé en 2014, il a été marqué par le remplacement de la filière de traitement des eaux en mars 2019. Et il devrait s’achever en août 2020 avec l’installation d’une filière de digestion des boues (résidus d’épuration). Cette nouvelle unité permettra de réduire de 30% la quantité de boues à évacuer.

Une rénovation sous contraintes

Mais cette rénovation devait intervenir avec deux contraintes de taille. Première contrainte : la nouvelle usine devait occuper les terrains des anciennes installations, sans extension possible, en incluant une unité supplémentaire (traitement des boues). La station d’épuration est en effet bordée par les voies ferrées de la jonction Nord-Midi d’un côté et par des parcelles industrielles privées de l’autre côté. Seconde contrainte : le fonctionnement de la station devait être garanti pendant la durée des travaux. 

Parmi les solutions techniques proposées pour la filière eau, c’est la plus compacte et celle offrant de très loin les meilleures performances épuratoires qui a été retenue : la technologie membranaire. Avec 226.000 m2 de membranes installées, la station Sud est devenue la 2de plus grande unité de ce type en Europe, derrière celle d’Achères en Région parisienne. Mais cette technologie a un coût : près de 100 millions d’euros. En outre, elle est énergivore. Pour compenser en partie ce désavantage, 10 à 15% des besoins énergétiques seront couverts par de la production d’électricité verte sur site (par cogénération du biogaz obtenu par la digestion des boues).

Focus sur la technologie membranaire

La technologie membranaire désigne en réalité une des dernières étapes du traitement des eaux : celle de la clarification, après le traitement biologique. L’eau circule dans des trains de membranes, pourvues de trous invisibles à l’œil nu (diamètre de 0,04 µm), qui séparent l’eau des boues. La forme tubulaire particulière de ces membranes leur confère le surnom de « spaghetti ». Compte tenu de leur très faible diamètre, quantités de polluants sont retenues : non seulement les polluants classiques (matière organique, matières en suspension, azote, phosphore) mais aussi les micro-plastiques ou encore les bactéries, certains virus. 

Principe de fonctionnement de la technologie membranaire utilisée à la station d’épuration Sud

Source : ZeeWeed® Membrane Bioreactor technology, ZENON
 

Photo d’éléments de membranes de forme tubulaire (surnommées spaghetti) dans une cassette

Source : SBGE, 2019
 

Il est fondamental que les membranes ne s’obturent pas. C’est pourquoi elles sont nettoyées de manière intensive : par des rétro-lavages à l’eau toutes les 10 minutes, par des lavages hebdomadaires à l’eau de Javel et à l’acide citrique et par aération (pour éviter les accumulations). Cette dernière opération consomme beaucoup d’énergie et contribue pour beaucoup aux besoins énergétiques de la station.

L’élément limitant des membranes est leur débit. Le débit maximal admissible sur la filière biologique est de 6.500 m3/heure (contre 9.000 m3/h auparavant). Ce débit n’est dépassé que 5% du temps, sachant que le débit moyen par temps sec que reçoit la station se situe aux alentours de 2.000 à 2.500 m3/h. Lorsque la filière biologique est saturée, en cas de pluies abondantes donc, des réactifs sont ajoutés en amont au traitement primaire pour en augmenter le rendement : l’objectif est d’abattre au minimum 70% de la pollution particulaire (matières en suspension).

Les différentes étapes de la filière eau

Mais la filière eau ne se résume pas à cette filtration membranaire. En voici le descriptif :

  • Prétraitement : A leur arrivée, les eaux usées subissent un dégrillage, dessablage et déshuilage. Des grilles (de 40 mm puis 12 mm) retiennent les déchets grossiers puis les eaux sont débarrassées des sables et des huiles.
  • Traitement primaire : Après un tamisage (6 mm), les eaux subissent une décantation lamellaire, à concurrence de 18.000 m3/h. Des réactifs chimiques sont rajoutés au-delà d’un certain débit (6.500 m3/h) pour augmenter le taux d’abattement de la pollution particulaire, comme expliqué plus haut. Les eaux transitent ensuite par un « module à masques » qui limite le débit admis sur la filière biologique et par un tamisage plus fin (1 mm), qui évite que des particules plus grosses n’endommagent les membranes en aval.
  • Traitement secondaire et tertiaire : Les eaux sont ensuite dirigées dans un bassin d’anoxie (milieu dépourvu d’oxygène, nécessaire aux bactéries pour dénitrifier les eaux). Puis elles transitent par des bassins biologiques (milieu aéré). A l’issue de cette étape, l’essentiel de la pollution carbonée, azotée et phosphorée est traité.
  • Traitement quaternaire : Il s’agit du dispositif d’ultrafiltration membranaire détaillé ci-dessus. Les eaux sont dispatchées dans 140 cassettes (trains de membranes), comportant chacune 48 modules. 10 cassettes additionnelles (actuellement vacantes) ont été prévues.

Schéma de la station d’épuration Sud rénovée

Source : SBGE, 2019
 

Une réutilisation de l’eau usée

Selon des analyses conduites fin 2019, l’eau épurée répondrait aux critères de qualité d’une eau de baignade. Une partie des eaux est recyclée sur site. Mais une réutilisation par des entreprises voisines du site est aussi planifiée. Selon le règlement européen relatif aux eaux de « re-use », les risques pour la santé et l’environnement doivent être évalués en fonction de chaque destinataire. 

Date de mise à jour: 25/06/2020