GénieUsine de traitement des eaux usées

Pourquoi traiter les eaux usées ?

Avec les débuts de l'ère industrielle et de la société dite de consommation, il était d'usage de rejeter les eaux usées dans nos cours d'eau. L'importance de nos cours d'eau ne laissait pas présager la détérioration de notre environnement à long terme.

Au fil des ans, les rivières Saint-François et Saint-Germain se transformaient petit à petit en véritable égout à ciel ouvert. Les rejets des eaux usées domestiques et industrielles à la hauteur de la ville de Drummondville ont considérablement affecté l'écosystème aquatique du bassin versant de la rivière Saint-François. Une étude, menée entre 1991 et 1995 par le ministère de l'Environnement et de la Faune, a démontré que le nombre d'espèces de poissons capturées en amont du barrage de la chute Hemming était passé de 14 à seulement 8 à la hauteur de Drummondville et que plus de 18 % des poissons restants présentaient des anomalies externes.

Le traitement des eaux usées permet à l'écosystème aquatique de survivre et redonne aux citoyens l'usage de leurs cours d'eau. Pour le bassin de la rivière Saint-François, le programme d'assainissement des eaux du Québec avait débuté à sa source et il se termine avec le projet de Drummondville.

Quelle est l'efficacité du traitement ?

Notre laboratoire permet de mesurer la quantité d'oxygène requise pour éliminer les matières organiques (DBO5), la quantité de matières en suspension (MES) et la présence de bactéries coliformes fécaux. Le rendement épuratoire pour la DBO5 et les MES est supérieur à 95%.

Dans le dernier étang, toutes les bactéries coliformes sont éliminées (la cote de baignade est excellente mais nous ne pensons toujours pas y ouvrir une plage municipale). En fait, les normes de rejet fixées par le ministère de l'Environnement sont des plus exigeantes. L'eau traitée n'a plus d'impact significatif sur le milieu récepteur.

Quel est le coût du traitement de nos eaux usées ?

Entre 1982 et 1997, le projet a nécessité des investissements supérieurs à 80 000 000 $ pour la construction de l'usine et des 43 stations de relèvement.

Bien que les travaux de construction des étangs et de l'usine aient été effectués entre 1993 et 1997, il faut se rappeler que c'est à partir de 1982 que le programme d'assainissement a été mis en branle avec la construction des 38 postes de pompage. Le budget d'opération annuel de l'usine et des stations de pompage de la ville de Drummondville s'élève à 2 100 000 $, dont 50 % constituent des coûts énergétiques.

Combien de temps a duré la construction de l'usine ?

Les étangs de Drummondville sont les plus gros du genre au Québec et l'échéancier de construction a été le suivant :

• 1993 : déboisement du site
• 1994 : travaux de drainage et de préparation du terrain
• 1995 : février : début des travaux de construction des étangs et du bâtiment.
                 novembre : arrêt des travaux pour la période hivernale
• 1996 : poursuite et fin des travaux de construction installation des équipements à l'intérieur du bâtiment
• 1997 : période de rodage et mise en fonction de l'usine

Maintenant que les eaux usées sont traitées, est-ce que l'on peut jeter n'importe quoi à l'égout ?

Non, la toilette n'est pas une poubelle.

Les rejets illicites de substances toxiques et de déchets dans le réseau d'égout affecteront le rendement de l'usine d'épuration. La participation des citoyens à l'économie d'eau potable, à la collecte sélective des matières recyclables et à la collecte des résidus domestiques dangereux assurera un bon rendement de l'usine, et ce, à un coût d'exploitation moins élevé.

Pensez-y !!!

Quelques règles de base à appliquer

Éviter le gaspillage de l'eau. La chasse d'eau d'une toilette consomme jusqu'à 20 litres d'eau potable à chaque utilisation. La production de cette eau demande l'utilisation de produits chimiques qui polluent.  Lorsque viendra le temps de remplacer une toilette, le règlement sur les rejets des eaux usées précise que seule une toilette à faible débit (6 litres) peut être installée.

Se départir de diluants de peinture et autres résidus domestiques dangereux (RDD) de la bonne façon : en allant les porter à l'Écocentre, situé au 5620 de la rue Saint-Roch Sud. Ne jamais jeter ces résidus dans la toilette ou dans la poubelle.

Éviter l'utilisation de broyeurs à déchets. Ces équipements domestiques augmentent inutilement la charge organique à traiter. Le traitement est beaucoup plus dispendieux que l'utilisation du camion à déchets.

Favoriser le compostage à la maison. C'est une bonne façon de fertiliser le jardin et les haies tout en évitant les rejets inutiles dans la toilette.

Utiliser la poubelle pour certains résidus. Les résidus de plastique tels que les enveloppes de serviettes sanitaires et de tampons ou les cure-oreilles n'ont pas leur place dans la toilette, pas plus que les condoms d'ailleurs. Ces résidus ne sont pas biodégradables et nuisent aux opérations de traitement. Ils finiront par se déposer au fond des étangs et seront par la suite transportés au site d'enfouissement. Le moyen le plus rapide de disposer de ces résidus est de les jeter dans la poubelle.

Comment les eaux usées arrivent-elles à l'usine ?

Le réseau d'interception de la municipalité compte plus de 310 kilomètres de conduites reliant chaque résidence, industrie, commerce et institution afin de capter toute l'eau à traiter. Au total, 43 postes de pompage sont nécessaires pour acheminer les eaux usées à l'usine de traitement. Par exemple, les eaux usées provenant des résidences situées à l'extrémité du secteur de Saint-Nicéphore parcourent jusqu'à 12 km et seront relevées par 5 postes de pompage avant d'arriver à l'usine. Près de 30 % du réseau d'égout est de type combiné, c'est-à-dire qu'il capte les eaux pluviales et sanitaires. Dans les secteurs plus récents, les eaux pluviales sont rejetées directement à la rivière et les eaux usées sont dirigées vers l'usine de traitement des eaux usées.

Comment fonctionne l'usine ?

Première étape : le dégrillage

Cette opération consiste à retirer les solides grossiers. L'eau passe au travers d'une grille dont les barreaux sont espacés de 20 mm. Les résidus pris au piège dans la grille sont retirés et expédiés au site d'enfouissement sanitaire.

Deuxième étape : le dessablage

Le dessablage permet d'enlever le sable et le gravier des eaux usées qui s'accumuleraient en tout début de traitement et nuiraient au procédé. Le sable et le gravier proviennent en grande partie des routes et des infiltrations dans le réseau de captage. Ils sont retirés du dessableur à l'aide d'une benne preneuse et sont finalement acheminés au site d'enfouissement.

Troisième étape : étangs aérés facultatifs

Ce procédé consiste à confiner les eaux usées dans de larges bassins aérés pour une période de 30 à 40 jours. L'eau poursuit son chemin en passant par une série de quatre bassins où elle devient de plus en plus propre. L'air ajouté, comme dans un aquarium, permet aux populations de micro-organismes de se développer et de décomposer les matières biodégradables présentes dans les eaux usées jusqu'au stade de CO2 et de minéraux. La plus grande partie de l'air est ajoutée dans les premiers bassins où la concentration de matière organique est plus importante. Les bactéries pathogènes s'éliminent graduellement puisque la température de l'eau et le milieu de vie ne se prêtent pas à leur développement.

Membrane imperméable

Le fond des étangs est recouvert d'une membrane imperméable qui empêche les eaux usées de contaminer la nappe phréatique.

Déphosphatation

L'usine possède tous les équipements nécessaires pour limiter la concentration de phosphates à moins de 1 mg/l. Un contrôle est effectué entre le 15 mai et le 15 octobre afin de minimiser la croissance des algues dans la rivière. Actuellement, l'eau à traiter ne requiert pas l'ajout de produits chimiques pour abaisser la concentration de phosphates.

Quelques précisions concernant les étangs

Dimensions

• Volume des 8 bassins : 3 000 000 m³, soit l'équivalent de 50 000 piscines de 24 pieds
• Superficie au niveau de l'eau : 550 900 m², soit l'équivalent de 87 terrains de football
• Profondeur d'eau : 6,5 m
• Longueur moyenne : 279 m
• Largeur moyenne : 248 m
• Dimension du terrain entre les clôtures : 1 300 m par 630 m

Capacité de traitement

La capacité totale de traitement peut répondre aux besoins d'une population de 175 000 personnes.

Aération

• 4 soufflantes centrifuges multistage, dont 2 de 1000 CV, 1 de 700 CV, 1 de 500 CV
• fonctionnement : sur le 4100 volts
• débit d'air pour une soufflante de 1000 CV: 17 000 SCFM
• coût d'électricité annuel pour l'aération (en 2008): 260 000 $
• conduite principale en fibre de verre
• 43 km de conduites secondaires d'un diamètre de 75 mm, en polyéthylène, pour alimenter les diffuseurs
• 2 980 diffuseurs du type Atara ES

Imperméabilisation

Étangs série no 1 : membrane Soprema (fabriquée à Drummondville) 140 000m2
Étangs séries nos 2, 3, 4 : mélange de sol-bentonite
La quantité de bentonite utilisée équivaut à la capacité de 100 wagons de chemins de fer

Poste de pompage régional

Plus important poste du réseau, il refoule la presque totalité des eaux usées de Drummondville vers l'usine de traitement.

Pompes

4 pompes submersibles de 300 HP.
2 à vitesse variable et 2 à vitesse fixe avec démarreur de type « soft start ».
Capacité du poste : 1 550 l/s.

Conduite de refoulement

Conduite de refoulement de 2,5 km, en hyprescon d'un diamètre de 1,2 m

Pression statique de 18,3 m ou 180 kPa ou 26 lb/po2

Protégée par un réservoir hydropneumatique de 185 m3

Réseau d'épuration

Font également partie du réseau d'épuration, 43 stations de relèvement, 4 déversoirs d'orage et 10 régulateurs de débit.

Affluent

Débits et charges de conception

• débit: 66 200 m3 /j
• débit de pointe : 130 000 m3 /j
• temps de rétention moyen : 40 jours
• charge traitée : 8 700 kg de DBO5 par jour (131 mg/l), soit une population équivalente à 175 000 personnes
• 60 % de la charge est de source industrielle

Efficacité de l'usine

	USÉES	TRAITÉES	NORMES
matières organiques DBO5 (mg/l)	120 mg/l	- de 10 mg/l	15 mg/l
matières en suspension MES (mg/l)	200 mg/l	- de 10 mg/l	15 mg/l
coliformes fécaux / 100 ml	2 000 000	- de 10 / 100 ml	1 000 / 100 ml

Usine de traitement des eaux usées de Drummondville
Schéma d'écoulement des eaux usées

Réseau d'interception - Affluent - Dégrillage - Dessablage

Débits et charges de conception

• Débit moyen: 66 200 m3 /j
• Débit de pointe: 130 000 m3 /j
• DBO5: 8 700 kg/j    131 mg/l
• MES: 6 781 kg/j    102 mg/l

Coliformes fécaux /100 ml : 2 000 000

Réseau d'égout - Poste de pompage

Est-ce qu'il s'accumule des sédiments dans les étangs ?

Avec les années, la partie moins biodégradable s'accumule au fond des étangs. Une première vidange partielle des étangs #1 a été effectuée en 2006.  Par la suite un volume de boues équivalent à la production annuelle est retiré à chaque année.  Le principal avantage de cette régularité est qu'elle facilite la valorisation plutôt que l'enfouissement.

Pouvez-vous décrire les travaux de construction des étangs ?

Au plus fort des travaux, plus de 100 personnes travaillaient à l'amélioration de notre environnement.  La construction des étangs a nécessité le déplacement de 1,2 million de m3  de terre. Tous ces matériaux se trouvaient sur place. La protection des digues et des étangs est assurée par 300 000 tonnes de gravier et roches.

Que font les employés de la Ville de Drummondville ?

L'usine d'épuration est opérée par la municipalité.  Ce choix permet une meilleure continuité et l'utilisation d'outils informatiques et administratifs indispensables au suivi et à l'amélioration des équipements.  Pour les employés, un sentiment d'appartenance et la stabilité d'un emploi assurent le maintien d'un personnel qualifié souvent difficile à recruter. Chaque équipement étant différent, l'expérience du personnel est essentielle.

Sous la responsabilité du chef d'exploitation, le personnel de la Ville de Drummondville opère  l'usine d'épuration, les 48 postes de pompage, les 12 régulateurs de débit (en cas de forte pluie), les 4 déversoirs d'orages ainsi que les 79 points de débordements (en cas de panne électrique).  Il fait également le suivi des émissaires pluviaux, des cours d'eau et des industries majeures.

Le personnel est constitué de six opérateurs, d'un électromécanicien et d'un technicien de procédé. Il est adéquatement formé à l'usine école de Vaudreuil et répond à la directive 006 du ministère de l'Environnement. Une des grandes forces des employés est l'esprit d'équipe et la camaraderie qui règne au sein du groupe.

Un opérateur est attitré à l'opération de l'usine d'épuration. Celui-ci surveille les équipements de l'usine, effectue à chaque semaine les analyses de laboratoire (DBO5, DCO, O-PO4, Pt, MES, coliformes fécaux), interprète les résultats, apporte les modifications nécessaires au procédé afin de respecter les exigences de rejet à l'effluent.

Deux opérateurs sont attitrés à l'opération des postes de pompages, régulateurs de débit et points de débordements. Chaque ouvrage est visité à chaque semaine et certains postes de pompage le sont deux fois par semaine. Le poste de pompage régional, qui refoule près de 95 % des eaux usées à l'usine d'épuration, est visité à chaque jour. Lors de ces visites les opérateurs s'assurent du bon fonctionnement des équipements, vérifient si ceux-ci respectent les exigences de débordement et effectuent le nettoyage des puits mouillés des postes de pompage et des régulateurs.

Enfin, deux opérateurs et un électromécanicien effectuent l'entretien préventif ainsi que les réparations des équipements de l'usine d'épuration et des stations de relèvement. On dénombre 97 pompes d'égout de 2 à 300 HP, autant de clapets et de vannes. Ces équipements fonctionnent dans les eaux usées: donc, ils sont sujets à bloquer fréquemment, à s'user rapidement et à briser. La maintenance des équipements est une partie très importante du travail des opérateurs.

L'usine dispose d'outils informatiques bien adaptés aux équipements et contrôles qui permettent au personnel d'exécuter un programme d'entretien préventif et d'assurer un rendement optimal de l'usine et des équipements.

Tout le personnel fournit un effort constant afin de limiter les coûts et optimiser le rendement des ouvrages d'interception et de traitement.

Est-ce dangereux de travailler avec les eaux usées ?

Le travail du personnel se fait dans un milieu où les risques de contamination par les micro-organismes sont importants. Le personnel doit apporter une attention particulière à la propreté afin d'éviter des risques de transmission de maladies pour lui-même, ses collègues de travail et leurs proches. De plus, les puits de pompage des stations de relèvement et des régulateurs constituent des vases clos où peuvent s'accumuler des gaz toxiques ou explosifs. Certains puits de pompages ont une profondeur de 15 mètres. Des mesures de sécurité établies doivent donc être respectées lorsque les opérateurs travaillent dans ces endroits.

Que se passe-t-il lors d'une panne électrique ou d'un très gros orage ?

Lors du verglas de janvier 1998, les stations de pompage n'ont pas été alimentées en électricité, et ce, pendant plus de deux semaines. Les eaux usées débordaient par les trop-pleins des postes de pompage situés le long des cours d'eau.

Lors d'une forte précipitation dans les secteurs moins récents, l'apport des eaux pluviales dilue les eaux usées. Il devient impossible de diriger toute cette eau vers l'usine d'épuration. Le surplus de cette eau est déversé directement à la rivière. L'impact est cependant limité puisque la pollution est très diluée. Ainsi, aucune résidence ne subit un refoulement lorsque de telles situations se produisent.

Combien de temps la capacité de l'usine sera-t-elle suffisante ?

Les étangs peuvent traiter une charge supplémentaire d'au moins 30 % sans qu'il y ait lieu de modifier les équipements actuels. Par la suite, des modifications mineures permettront d'augmenter la capacité. Toutefois, la meilleure méthode consiste à modifier dès aujourd'hui certaines mauvaises habitudes tant dans les résidences que dans les lieux de travail. Ce faisant, les étangs auront une durée de vie supérieure à 100 ans.

Qu'adviendra-t-il des résidus qui s'accumulent au fond des étangs ?

Le procédé d'élimination (site d'enfouissement, épandage agricole ou forestier) sera fixé en fonction de la conformité aux normes chimique et biologique pour l'épandage, à la valeur fertilisante, à la disponibilité de terrains et aux coûts de l'opération de disposition des résidus.

Est-ce qu'il y a beaucoup d'odeurs ?

L'aération de l'eau est essentielle et elle permet aux bactéries aérobies d'utiliser l'oxygène dissous contenu dans l'eau. Ce mode d'oxydation ne dégage pas de gaz odorant. Une vérification de l'oxygène dissous par les opérateurs est essentielle pour maintenir la concentration à un niveau adéquat. Des ajustements sont apportés en fonction de la température de l'eau et de la charge organique à traiter.

Une résidence peut-elle être mal raccordée au réseau sanitaire ?

Le suivi du réseau pluvial nous a démontré que plusieurs raccordements ont été inversés lors de la construction.  C'est donc dire que les eaux sanitaires se dirigent vers un fossé, un ruisseau ou une rivière alors que les eaux de drainage du bâtiment se dirigeaient vers l'usine d'épuration. Il s'agit d'erreurs la plupart du temps non intentionnelles. Entre 1998 et 2008, notre service a retracé et a fait corriger 157 raccordements inversés, qui reliaient au réseau plusieurs appartements (2 à 12 logements), commerces ou industries. Ces eaux usées rejetées sans traitement représentaient en quantité l'équivalent de ce qu'aurait produit une population de 700 personnes. Alors que la politique nationale de l'eau du gouvernement provincial identifiait le problème et que le gouvernement se prépare à exiger auprès des municipalités des recherches et corrections, la Ville de Drummondville a été citée en exemple dans son action pour éliminer ces déversements.

Est-ce que les industries payent leur juste part ?

La Ville de Drummondville souscrit au principe du pollueur - payeur. Chaque industrie, commerce ou institution dont le débit est suffisamment important est muni d'un compteur d'eau. Les industries majeures doivent caractériser leurs eaux et elles sont facturés en fonction de la charge rejetée. Des contrôles sont effectués par la municipalité afin de s'assurer que les relevés transmis sont représentatifs et que le règlement sur les rejets des eaux usées est suivi.

Est-ce que le ministère de l'Environnement fait un suivi des performances de l'usine d'épuration ?

Le ministère des Affaires municipales et Régions a la responsabilité du suivi des ouvrages. La Ville doit faire analyser des échantillons dans un laboratoire accrédité et transmettre les résultats des analyses effectuées par le laboratoire indépendant et les siens à la fin de chaque mois. De plus, le suivi des débordements réseau est également transmis afin de s'assurer que les ouvrages rencontrent les exigences et objectifs quant au nombre de débordements. À la fin de l'année, une note environnementale est donnée à la Ville. Tous les trois ans, une visite des installations est faite afin de s'assurer d'un bon entretient des équipements.

Que se passe-t-il si l'usine ou une station de pompage ne rencontre pas les exigences de débordements ou de rejet au cours d'eau ?

Pour développer un secteur ou lors de la demande d'un certificat d'autorisation industriel, la Ville doit démontrer que les ouvrages existants peuvent traiter l'apport d'eau supplémentaire. À l'aide de divers rapports, le personnel de l'usine évalue la performance des équipements et recherche les améliorations qui permettront de surpasser les objectifs établis.

Est-ce que des recherches sont faites pour améliorer le traitement ?

Près de 80 % des usines d'épuration au Québec sont du même type que l'usine de Drummondville. L'usine de Drummondville étant la plus imposante, elle a par conséquent les moyens et un personnel qualifié pour mieux étudier l'efficacité de ce type de traitement. Au besoin, elle engage l'expertise des meilleurs spécialistes dans le domaine. La Ville favorise la participation des étudiants en maîtrise et doctorat de l'université polytechnique de Montréal.