Le système TRAISELECT en ville
Vers un assainissement durable
Le principe du traitement sélectif des eaux grises et des eaux vannes ouvre des perspectives vers la réalisation des villes qui ne polluent plus les eaux. Ceux qui ont du mal à se détacher du concept du « tout à l'égout » qualifieront sans doute mes propos d'utopiques. Par la suite, je tenterai de montrer que les solutions proposées ne relèvent nullement de l'utopie, mais d'un ensemble des techniques qui ont déjà fait leurs preuves.
Il n'en est pas moins vrai que des tentatives et des expériences ont été faites pour la réalisation des quartiers urbains avec une gestion plus rationnelle de l'eau que celle que les techniciens proposent. Les tentatives pour traiter les eaux avec les plantes ont parfois donné des résultats surprenants: des buildings à appartements avec une façade couverte de végétaux épurant les eaux. D'autres ont essayé l'épuration dans le sol, mais sans infiltration dans la nappe phréatique. Pour ce faire, ils ont installé une couche de gravier et de terre d'épaisseur variable sur une bâche étanche. Les eaux percolent à travers cette couche peuplée de racines des plantes. Les résultats obtenus sont variables; l'installation a un besoin d'espace important et coûte relativement cher.
Le point commun de ces tentatives est la volonté d'épurer les eaux au mieux, pour déverser dans la nature une eau aussi propre que possible. C'est à ce niveau, que nous estimons que la démarche est incomplète. Lorsque nous regardons les impacts environnementaux des eaux usées urbaines, la pollution des eaux n'est qu'un des aspects du problème. A notre connaissance, un autre aspect, probablement plus important est négligé: la destruction de la biomasse sous prétexte d'épuration.
Nous proposons de remplacer la notion de performance épuratoire, par celle – plus générale – de performance environnementale. Dès lors, on découvre que le but n'est plus d'épurer, mais de minimiser les impacts environnementaux. L'autre aspect, également négligé du problème, est la rupture des grands cycles naturels (celui du carbone, de l'azote, du phosphore et aussi de l'eau) par les activités urbaines.
L'objectif principal d'un assainissement durable sera donc de reconduire les activités domestiques dans les grands cycles naturels. Pour respecter les grands cycles, nous jouons sur deux tableaux:
Au lieu de la détruire par épuration, nous introduisons la matière organique des eaux vannes dans un vaste système de gestion intégrée de la biomasse. On entamera une gestion conjointe avec la partie fermentescible des ordures ménagères, les déchets verts et la partie cellulosique des déchets urbains. Ce faisant, nous rétablissons les dégâts faits par les ruptures des cycles de carbone de l'azote et du phosphore, perpétrés par les activités domestiques.
Au lieu de collecter la totalité des eaux utilisées par les ménages, de les envoyer dans un système d'épuration et de les déverser dans la rivière la plus proche, nous nous efforcerons de rétablir le régime hydrique naturel par une série de mesures. C'est le respect du cycle de l'eau en milieu urbain [1].
Collecte séparée des eaux grises et des eaux vannes
Dans l'optique d'un assainissement écologique il convient d'abandonner le concept du « tout à l'égout », concept identique à celui du système absurde du « tout à la poubelle ». La clef de cette démarche est la collecte et le traitement séparés des eaux grises et des eaux vannes.
Le passage à ce nouveau concept est effectivement problématique dans les quartiers urbains déjà construits. La pricipale difficulté provient de l’absence de réseau d’égouts séparés. L’assainissement des villes actuelles obéit au principe du « tout à l'égout ». Il faut cependant remarquer que dans de nombreuses villes on est en train de mettre en place un système d’égouts dit « séparatif ».
Cependant, l’objectif poursuivi n'est pas l'assainissement écologique, mais d’éviter la dilution des eaux usées par les eaux pluviales. Ces dernières sont donc collectées dans un réseau séparé. On évite ainsi la perturbation du fonctionnement des stations d’épuration par les grosses averses. Proposer donc la mise en place de deux réseaux de collecte a actuellement la faveur des techniciens en génie sanitaire.
Nous proposons la même chose, mais pour collecter les eaux grises et les eaux vannes séparément. Quant aux eaux pluviales, nous proposons leur récupération intégrale dans des citernes situées au pied de, ou sous les immeubles [2]. Les eaux de la voirie – ne contenant pas d’eaux fécales – peuvent être conduites dans le réseau des eaux grises. Dans les quartiers déjà construits, cette tâche sera confiée aux égouts existants qui ne recevront plus d’eaux vannes, alors qu'un réseau d'égouts de nouvelle génération sera réservé au nouveau type d'eaux vannes proposé.
Le système TRAISELECT urbain ne coûte donc pas plus – au niveau de la collecte – que le système classique le plus moderne. Son installation est évidemment plus facile dans les quartiers urbains à construire.
Enfin, d’importants travaux d’aménagement s’imposent aussi à l’intérieur des bâtiments actuels. Il s’agit de supprimer le raccordement des W-C aux égouts, ce qui peut impliquer de les déconnecter du drain sanitaire principal, d’installer un nouveau réseau de drainage distinct, de plus faible section pour récolter les eaux issues des W-C d’un type nouveau, et de raccorder le tout au nouveau réseau d’égouts susmentionné, et décrit plus en détail ci-dessous.
Le traitement sélectif des eaux vannes
La turbo-toilette ou T-T ou l'application du principe de la TLB
Les W-C actuels seront remplacés par des turbo-toilettes (T-T). Ces installations réunissent les avantages des W-C classiques et ceux des TLB, en minimisant les inconvénients. Extérieurement, elles ressemblent aux W-C des avions. Après usage, la cuvette en porcelaine ou en acier inoxydable est rincée avec un jet d’eau turbulent sous haute pression (de 20 à 30 bars). Grâce à la pression élevée, à chaque usage, on n’utilisera que de 100 à 200 ml d’eau.
Le principe de fonctionnement de la T-T consiste à diluer le moins possible nos déjections. C'est la condition nécessaire pour le succès du traitement ultérieur des eaux vannes. La deuxième condition est de faciliter le transport des eaux vannes concentrées vers le lieu de traitement. Cela exige que les effluents soient suffisamment liquéfiés pour voyager par un réseau de tuyaux. Pour cela, les T-T sont équipées d'un broyeur qui liquéfie les effluents.
Des W-C munis de broyeurs existent déjà, mais utilisent encore trop d'eau. C'est pour diminuer le volume de l'eau utilisée, que l'on mettra l'eau de la chasse sous haute pression. Pour ce faire, de telles pompes à surpression existent déjà dans les machines pour les nettoyages sous pression (système mieux connu sous le nom de « Kärcher »). La T-T utilise donc deux technologies déjà disponibles et bien au point.
La turbo-toilette n'existe pas encore. Il s'agit d'un projet dont tous les éléments techniques (W-C à broyeur, nettoyeur sous pression pour alimenter la chasse, cuves en porcelain ou inox) sont disponibles et fonctionnent bien. L'enjeu de la réinsertion des déjections humaines dans la biosphère étant d'une importance capitale, la mise en place d'un projet technique de réalisation de T-T et de centre d'imprégnation de litière devrait être la priorité absolue pour le génie sanitaire de l'avenir.
Le centre de traitement de la biomasse
Tel que déjà mentionné, la TT sera raccordée à un réseau distinct de tuyaux de drainage (de plus faible section) à l’intérieur de l’immeuble. Le drainage sanitaire principal de l’immeuble sera lui-même raccordé au réseau urbain d’égouts, de nouvelle conception.
Les effluents concentrés des T-T seront ainsi conduits vers un centre de traitement intégré de la biomasse. On utilisera, pour cela, des égouts de relativement faible section par rapport à ceux réservés pour les eaux grises [3]. Afin d'accélérer le passage des eaux dans les tuyaux [4], on peut aussi envisager de les mettre sous faible pression (une centaine de millibars) à l'aide de stations de pompage. Lorsque la distance entre l'habitation et le centre de traitement est trop grande, le pompage des eaux vannes s'impose.Les eaux acheminées dans le centre de traitement serviront à imprégner une litière cellulosique destinée au compostage aérobie. C'est le seul élément du système qui demande une mise au point technique. Le principe d'imprégnation avant compostage étant acquis, il convient de mettre au point le système de dispersion des eaux dans ou sur la litière. Il faut également prévoir un système automatisé de transport de la litière imprégnée vers l'aire réservée au compostage.
La litière imprégnée (avec un rapport carbone/azote correct, c'est-à-dire de l'ordre de 60) ne dégage presque plus d'odeurs. En cas de traitement de grandes quantités, on peut envisager le compostage accéléré par des machines qui retournent et aèrent périodiquement le compost en préparation. De telles machines existent aussi.
L'importance du centre de traitement consiste dans la gestion conjointe de plusieurs types de déchets: eaux vannes avec une grande variété des déchets cellulosiques et organiques. On peut citer ici la partie fermentescible des ordures ménagères [5], ainsi que leur partie cellulosique (cartons d'emballage, papiers souillés). Le centre de traitement peut également insérer dans le processus de recyclage organique les déchets verts urbains et – dans une certaine mesure – des déchets agricoles, forestiers [6] et ceux de l'industrie agro-alimentaire.
Le produit final du centre de traitement est le compost mûr, un amendement organique pour fertiliser et surtout régénérer les terres agricoles détruites par un siècle d'agrochimie. Les centres de traitement intégré de la biomasse deviendront les plaques tournantes de la gestion durable de notre environnement [7].
Le traitement sélectif des eaux grises
Les solutions techniques sont différentes dans les centres urbains déjà construites, à construire et dans les zones péri-urbaines.
Afin de respecter le cycle de l'eau, partout où l'on dispose de suffisamment de terrain pour l'infiltration des eaux grises dans le sol, on évitera la collecte par des égouts. Pour collecter les eaux de la voirie, on peut placer des caniveaux couverts de plaques de béton ajourées. A l'instar des égouts pour eaux grises, ces caniveaux ne doivent pas être étanches non plus. Les eaux de la voirie, après avoir traversé une zone humide à végétation dense, rejoindront la rivière.
Dans les quartiers urbains déjà construits
La collecte des eaux grises ne s'impose que dans les centres urbains déjà construits. Pour les eaux grises seules (sans les eaux vannes, collectées séparément) on se servira des égouts déjà existants. Les stations d'épuration actuelles ne conviennent pas pour le traitement des eaux grises – du moins pas plus que pour le traitement de mélange des eaux grises et eaux vannes. Même si nous ne regardons que l'aspect épuration, le défaut principal de ces installations est le déversement direct des eaux épurées dans la rivière. C'est la situation qu'il faudrait éviter à tout prix. L'autre défaut réside dans le temps de séjour (quelques heures) insuffisant pour l'épuration. Dans ces conditions, une partie non négligeable des détergents quitte l'installation avec les eaux épurées. Même une faible concentration de ces substances provoque des perturbations graves à la vie aquatique.
Afin d'éviter ces nuisances, il faut s'arranger de ne pas rejeter les eaux grises – même épurées – dans une rivière. Pour cela, il y a plusieurs possibilités. L'une consiste à subdiviser la ville en plusieurs zones de collecte. Chaque collecteur principal déverserait ses eaux dans une installation d'épuration primaire (dégraissage, dégrillage). Les eaux débarrassées de graisses aboutiraient dans une zone humide aménagée à cet effet, en périphérie. Ces zones humides deviendraient des relais pour les oiseaux migrateurs. Le déversement dans la rivière n'aura lieu qu'après la traversée de cette zone humide de filtration. L'expérience montre, que la lumière du jour joue un rôle primordial dans clarification de ces eaux. Les micelles des savons et des détergents finissent par coaguler et se déposer au fond de l'eau. La boue ainsi formée est alors prise en charge par une faune bactérienne qui la décompose en eau et en dioxyde de carbone.
Dans les quartiers urbains à construire
Suivant le climat des lieux, dans les quartiers urbains à construire, nous avons deux possibilités.
En climat sec ou désertique
Pour faciliter leur traitement ultérieur, les eaux grises seront stockées dans des fosses à eaux grises placées soit sous, soit près des immeubles. Le volume de ces fosses devrait être environ 1 m³ par habitant. Dans ces conditions, les graisses sont « digérées » dans la fosse, tandis qu'environ 60 à 80 % de la charge polluante est déjà dégradée. L'eau sortant de ces fosses peut facilement être infiltrée dans le sol, sans risque de colmatage. Lors de la conception du quartier, il faut donc prévoir l'espace (environ 1 m² par habitant) pour la dispersion des eaux dans le sol, que nous désignerons "champ d'infiltration". Cela se fait évidemment dans les zones garnies de végétation. Traitées de la sorte, la totalité de l'eau utilisée par les ménages retourne dans les réserves souterraines. Le cycle de l'eau n'est donc pas perturbé. Cette option est particulièrement intéressante dans les régions sèches.
L'intégralité des eaux grises produites par les habitants des villes situées dans des zones sèches ou désertiques, pourraient aussi servir à l’irrigation des cultures vivrières, sans le moindre risque sanitaire. Afin de diminuer les odeurs inévitables, ces eaux doivent passer par une fosse d'aération où l'on injecte de l'air dans l'eau. Ainsi la totalité des eaux usées produites serait valorisée. Grâce à l’utilisation des turbo-toilettes ou T-T (± 0,2 litres d’eau par usage), on pourrait espérer une diminution de la consommation d’eau de l’ordre de 25 à 30%.
En climat tempéré (pluviosité régulière et suffisante)
Une autre solution consiste à épurer les eaux grises près des habitations. C'est le système TRAISELECT complet. Les eaux sortant de la fosse à eaux grises sont conduites dans une tranchée végétale filtrante de 0,5 m² par habitant. Le trop-plein de cette tranchée se déverse dans un étang décoratif d'environ 1 m² par habitant. Dans cet étang, l'eau devient limpide, incolore, inodore. Sa qualité est proche de celle de l'eau potable. La tranchée filtrante et l'étang de finissage constituent des éléments décoratifs de l'environnement direct des immeubles à appartements. Le prix de cette épuration performante est une perte d'eau par évaporation, surtout en période estivale. Cette solution ne convient donc, que dans les régions à climat humide où il ne faut pas économiser l'eau.
Pour un bâtiment abritant 100 personnes (une trentaine de familles), il y aurait donc un parterre de plantes aquatiques de 5x10 m et un étang décoratif de 10x10 m. Dans les nouveaux quartiers, on prévoit bien plus d’espaces verts autour des buildings.
Dans les quartiers péri-urbains
La situation est plus simple dans les quartiers composés de maisons familiales munies de jardin. Dans ces habitations, il faudrait promouvoir l'usage des bonnes toilettes sèches comme la TLB. Dès lors, l'épuration sélective des eaux grises pourrait se faire à l'aide d'un système TRAISELECT. Les familles qui tiennent absolument au confort d'un W-C, passeraient à la turbo-toilette dont les effluents seraient envoyés sur un lit de litière végétale placé au fond du jardin.
Nous pouvons à présent aborder les pages consacrées aux toilettes sèches.
Pour la suite, passer à la page Utiliser une toilette sèche.
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[1] L'eau consommée par les habitants d'une ville et rejetée – après épuration – dans la rivière la plus proche équivaut au prélèvement dans les réserves d'eau d'une quantité égale à celle véhiculée par une rivière. A titre d'exemple, le rejet d'eau usées d'une ville de 100.000 habitant consommant en moyenne 180 litres par jour par personne, représente un débit d'environ 12,5 m³ à la minute.
[2] En respectant les normes du système PLUVALOR, c'est-à-dire 15 m³ de capacité de stockage pour chaque tranche de 100 m² de surface de captage mesuré au sol, les citernes d'une ville représenteraient l'équivalent d'un bassin d'orage énorme. L'eau des orages, au lieu de s'engouffrer dans les égouts et de « purger » la charge polluante des stations d'épuration vers la rivière, serait relâché dans l'égout pour eaux grises au fil des usages domestiques.
[3] Dans les faits, les égouts existants serviront pour évacuer les eaux grises et les eaux de la voirie. Les vieux égouts ne devront même pas être rendus étanches, car la destination logique des eaux grises est le sol. Au lieu de perturber la qualité et le régime hydrique des rivières, les eaux grises (environ 75% des eaux usées actuelles) devraient être infiltrées dans le sol où leur épuration s'achève sans la moindre nuisance pour les eaux souterraines. A la limite, les égouts à eaux grises devraient idéalement être des systèmes de dispersion dans le sol.
[4] Il s'agit du respect du principe de la TLB. Le temps qui s'écoule entre la production des eaux fécales et leur traitement, doit être le plus court possible. C'est pour ne pas laisser le temps aux enzymes naturels pour la décomposition de la matière organique. Le contact avec un substrat cellulosique bloque ces réactions enzymatiques et prépare le processus de formation de l'humus. En laissant les eaux vannes sans cellulose, la formation de l'ammoniac et son oxydation en ions nitrates produit une solution concentrée de nitrate d'ammonium, impropre à la formation de l'humus. Des eaux vannes (ou de l'urine) stockées sans cellulose, produisent un liquide chimiquement quasi identique aux effluents (très polluants) des élevages industriels.
[5] De nombreuses municipalités procèdent déjà au ramassage sélectif des déchets urbains. Les systèmes proposés sont concentrés sur le ramassage sélectif des verres, du papier et de flacons de plastique. A notre avis, le pas le plus important, qui devrait précéder tous les autres est le ramassage sélectif de la partie fermentescible des ordures ménagères (environ 45% de la masse des ordures) et la partie cellulosique. Sans aucun doute c'est la partie de loin la plus précieuse de nos déchets urbains. La partie cellulosique comprend tous les papiers souillés impossible à recycler en tant que papier, ainsi que les cartons d'emballage.
[6] La combustion dans les chaudières des déchets forestiers sous forme de « pellets » est un véritable gâchis et une atteinte grave à la biosphère. Ce déchet cellulosique fait partie du cycle naturel du carbone. C'est le complément naturel indispensable à la valorisation durable des effluents des élevages industriels – pour autant qu'on tienne à maintenir encore ce type d'installations contre-nature. Un centre de traitement de la biomasse devrait également intégrer la valorisation des effluents des élevages, mais aussi les déchets de bois issus de l'industrie d'emballage et de la construction. Après broyage c'est un substrat cellulosique idéal pour la valorisation des déjections humaines et animales. L'utilisation de loin la plus logique des déchets forestiers (pellets) est la production d'énergie pour le chauffage à l'aide d'un système de compostage du type Jean Pain. Traitées de la sorte, les pellets donneraient presque autant d'énergie de chauffage que par combustion, mais au lieu d'être réduits en cendres (avec rejet du CO2), elles fourniraient un compost de haute valeur agricole.
[7] Le compost obtenu deviendra rapidement un facteur de régénération et de fertilisation des terres agricoles. Les besoins en engrais de synthèse diminueront. Il ne faut pas oublier que la fabrication d'un kg d'azote de synthèse consomme 2,5 kg de pétrole, sans parler de la pollution générée à la fabrication et à l'usage. L'augmentation progressive de la teneur en humus entraînera une diminution des besoins en produit phytosanitaires.
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