Émissions d’oxyde nitreux lors du traitement de l’azote des eaux usées de l’agglomération parisienne : état actuel et prévisions

Abstract

La Seine, un des fleuves les plus anthropisés d’Europe, reçoit les rejets des eaux usées de près de quinze millions d’habitants, soit le quart de la population française, dont dix millions sont concentrés dans l’agglomération parisienne. Suite à la directive européenne 91/271, l’assainissement des eaux usées de l’agglomération parisienne est actuellement remodelé et amélioré. Les flux d’azote, rejetés auparavant en Seine, seront progressivement traités via des procédés basés sur des cultures libres (boues activées) ou fixées (biofiltres immergés) permettant la nitrification et la dénitrification de la pollution azotée. Néanmoins, il est désormais admis que de l’oxyde nitreux (N2O), un gaz à effet de serre destructeur de la couche d’ozone, pourrait être émis dans l’atmosphère de façon significative durant le traitement biologique de l’azote en station d’épuration (STEP). Ces émissions ont été quantifiées en fonction des charges en azote traitées et des procédés utilisés, en conditions expérimentales. En se basant sur ces résultats, nous avons évalué les émissions de N2O sur l’ensemble des stations d’épuration de l’agglomération parisienne, dans les conditions actuelles des traitements pratiqués, mais également estimé les émissions futures, suite aux principaux changements prévus aux horizons 2006-2008 et 2012-2015. Les estimations conduisent à des émissions actuelles de N2O de l’ordre de 60‑120 kg N‑N2O/j, qui augmenteront à l’issue de la première étape des travaux (2006-2008) à 320‑480 kg N‑N2O/j, pour atteindre 370‑750 kg N‑N2O/j en 2012‑2015. Les niveaux les plus bas de ces émissions pourraient être atteints si le traitement de l’azote se fait avec une oxygénation supérieure à 2 mgO2/L en nitrification et en dénitrification, avec des conditions d’anoxie totales et un ajout de méthanol permettant 100 % de la réduction de la charge en nitrate. Compte tenu de nos résultats pour les stations d’épuration (60‑120 kg N‑N2O/j) et ceux obtenus pour la Seine à l’aval du rejet des effluents non traités pour l’azote (90‑200 kg N‑N2O/j), les émissions actuelles de N2O sont estimées à 150‑320 kg N‑N2O/j, et celles du futur augmenteraient d’un facteur d’à peine 2 quand le traitement de l’azote sera complet en stations d’épuration; cette augmentation est relativement faible si l’on tient compte de la gamme de nos estimations. De plus, à l’échelle du bassin de la Seine, les émissions d’oxyde nitreux liées au traitement de l’azote dans les stations d’épuration de l’agglomération parisienne (actuel et futur) continueront de représenter une faible proportion, de 1 à 10 % par rapport aux émissions provenant des sols agricoles du bassin amont (4100‑8200 kg N‑N2O/j).