Le recyclage des eaux usées offre une protection contre la sécheresse

Lorsqu'il s'agit d'étancher la soif colossale d'eau du sud de la Californie, de plus en plus de gouvernements locaux recherchent une solution dans leurs propres conduites d'égout.

Face à une grave sécheresse, les villes et les agences de l'eau investissent désormais massivement dans des installations de recyclage des eaux usées à grande échelle - des systèmes qui purifieront les milliards de gallons d'eaux usées traitées qui sont actuellement évacuées vers la mer.

Parmi les initiatives massives de recyclage de l'eau actuellement en cours de développement dans le comté de Los Angeles figurent une usine de 3,4 milliards de dollars à l'usine conjointe de contrôle de la pollution de l'eau à Carson et Operation Next - un plan d'environ 16 milliards de dollars du département de l'eau et de l'électricité de Los Angeles pour purifier jusqu'à 100 % des eaux usées traitées par l'usine de récupération d'eau d'Hyperion et les utiliser à bon escient.

"Notre objectif est vraiment de transformer le plus grand rejet d'eaux usées traitées en Californie du Sud en un moteur pour la reconstitution des eaux souterraines", a déclaré Brad Coffey, du Metropolitan Water District de Californie du Sud. "C'est dans une tentative d'interrompre, de briser le cycle de l'eau dépendant du manteau neigeux d'une grande partie de la Californie et d'une grande partie de l'Ouest … qui est menacé par le changement climatique."

Californie

Il y a des années, les scientifiques ont déclaré que le changement climatique entraînerait une crise du fleuve Colorado. Leurs avertissements, qui sont restés largement ignorés, se jouent maintenant.

La pression pour recycler les eaux usées municipales afin qu'elles puissent être ajoutées aux réservoirs, aux aquifères souterrains et même aux conduites d'eau municipales a commencé lors de la dernière grave sécheresse de l'État. Entre autres avantages, les gestionnaires de l'eau affirment que le recyclage des eaux usées réduira la dépendance de la région vis-à-vis de l'eau importée du nord de la Californie ou du fleuve Colorado.

Le potentiel de recyclage de l'eau à l'échelle de l'État est énorme. Seulement 23 % des eaux usées de la Californie sont actuellement recyclées. Dans la région hydrologique de la côte sud - qui comprend Los Angeles et la moitié de la population de l'État - le taux de recyclage est légèrement supérieur à 29%, selon un rapport du Pacific Institute, un groupe de réflexion sur l'eau à Oakland.

Cela laisse 1,1 million d'acres-pieds par an, soit environ 981 millions de gallons par jour, d'eaux usées inexploitées dans la région de la côte sud qui pourraient potentiellement être recyclées après avoir pris en compte l'eau nécessaire pour maintenir le débit de la rivière ou rejetée à des fins environnementales, selon les experts.

Cependant, le principal obstacle à la mise en place de projets massifs de recyclage de l'eau a été la manière dont les systèmes d'égouts sont organisés.

"Nous avons construit un système très fortement centralisé, et c'est une sorte de système unique", a déclaré Heather Cooley, directrice de la recherche au Pacific Institute. "Nous construisons souvent des installations de traitement des eaux usées recyclées à un point bas du bassin versant… et tous les tuyaux sont en quelque sorte orientés vers cela."

Climat & Environnement

La sécheresse récurrente et la hausse des températures ont déjà commencé à modifier le paysage de la Californie et du sud-ouest américain, avertissent les chercheurs.

Mais au lieu de traiter les eaux usées et de les rejeter dans l'océan, les agences doivent envisager de nouveaux tuyaux et systèmes de distribution pour pomper l'eau purifiée vers divers endroits, que ce soit pour la recharge des eaux souterraines ou la réutilisation non potable.

Cela met également en évidence la collaboration nécessaire entre les différents groupes, qui va à l'encontre de la "fragmentation" de l'eau dans notre système actuel.

"Dans de nombreux cas, il y a un fournisseur d'eau et un fournisseur d'eaux usées et ce sont des groupes distincts", a déclaré Cooley. "Les personnes qui obtiennent les eaux usées recyclées ne sont généralement pas celles qui fournissent de l'eau à la communauté."

L'usine conjointe de contrôle de la pollution de l'eau de Carson rejette 260 millions de gallons d'eaux usées traitées par jour, traitant les eaux usées d'aussi loin que Pomona. Il s'agit d'une opération efficace alimentée entièrement par du biogaz qui résulte du traitement des eaux usées et des déchets solides. L'énergie excédentaire est vendue au réseau électrique local.

Actuellement, le MWD y exploite une installation de démonstration d'un demi-million de gallons par jour. En fin de compte, il espère exploiter une usine à grande échelle qui fournira à terme 150 millions de gallons d'eau par jour, suffisamment pour alimenter plus de 500 000 foyers.

Les agences de l'eau du sud du Nevada et du centre de l'Arizona ont contribué des fonds au processus de planification environnementale en cours dans l'espoir que la diminution de la dépendance du sud de la Californie vis-à-vis de l'eau du fleuve Colorado signifie qu'il reste plus d'eau pour leur usage, a déclaré Coffey. Les responsables fédéraux ont demandé aux États occidentaux qui dépendent de la rivière de réduire considérablement l'eau qu'ils prélèvent en raison des niveaux extrêmement bas du lac Mead et du lac Powell, les deux plus grands réservoirs du pays.

Une estimation des coûts de 2018 a révélé que le projet à grande échelle coûterait 3,4 milliards de dollars avec 129 millions de dollars supplémentaires par an pour la maintenance et les opérations, bien qu'une estimation mise à jour soit probablement plus élevée. La construction devrait commencer en 2024 et se terminer en 2031, et l'usine sera opérationnelle l'année suivante.

La nouvelle installation de recyclage des eaux usées prévue pour Hyperion devrait entrer en service d'ici 2035, selon les responsables de la ville de Los Angeles. Actuellement, Hyperion ne traite les eaux usées qu'au niveau nécessaire pour les rejeter dans la baie de Santa Monica. L'installation avancée de purification de l'eau, cependant, produira de l'eau suffisamment propre pour être bue et traitera jusqu'à 230 millions de gallons d'eau par jour.

"C'est une charge si lourde parce que c'est une si grande usine", a déclaré Traci Minamide, directrice de l'exploitation de LA Sanitation and Environment. "C'est un effort énorme."

En plus des améliorations à Hyperion, cependant, la ville doit construire de nouvelles stations de pompage, des installations de stockage de l'eau, des conduites et d'autres infrastructures nécessaires pour amener l'eau là où elle doit être.

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L'eau qui sort de ces stations d'épuration sera si propre qu'il faudra ajouter des minéraux pour que les gens puissent la boire.

Le processus de purification comprendra plusieurs étapes :

Le premier est le processus du bioréacteur à membrane, au cours duquel les micro-organismes décomposent les composés azotés toxiques, tels que l'ammoniac, qui restent dans les eaux usées traitées, les transformant en nitrates et finalement en azote gazeux inoffensif.

Ensuite, des faisceaux de membranes en forme de paille filtrent l'eau à travers des trous inférieurs à 1/100 de grain de sable. L'osmose inverse élimine alors plus de 99 % de toutes les impuretés telles que les bactéries, les produits pharmaceutiques et les sels.

Enfin, la lumière ultraviolette et un oxydant créent des "radicaux libres" qui volent et détruisent tous les virus ou composés chimiques qui parviennent à passer à travers, en les tranchant comme une machette.

C'est un processus similaire à celui employé par le Centre Albert Robles pour le recyclage de l'eau et l'apprentissage environnemental, à Pico Rivera, depuis 2019. (Le centre utilise un processus appelé ultrafiltration, tandis que les usines Carson et Hyperion utiliseront un système de bioréacteur à membrane, qui est toujours en cours de test et en attente d'approbation formelle.)

L'installation prend l'eau des usines de traitement de Whittier et de Pomona et peut purifier 14,8 millions de gallons d'eau par jour. Il est exploité par le Water Replenishment District of Southern California, l'agence peu connue qui gère les droits d'eau sur les aquifères situés sous le sud du comté de Los Angeles.

Depuis 1962, le WRD utilise un mélange d'eau recyclée et importée pour reconstituer les approvisionnements régionaux en eaux souterraines. Cependant, avec la construction du Centre Albert Robles, l'agence utilise désormais de l'eau 100 % recyclée pour reconstituer les mêmes nappes phréatiques.

Maintenant, l'agence cherche à aider les autres à atteindre l'autosuffisance en eau.

Ils ont travaillé sur un plan directeur conjoint avec la ville de Los Angeles pour leur initiative Operation Next visant à déterminer comment acheminer l'eau recyclée purifiée d'Hyperion dans les aquifères locaux.

Ils travaillent également avec MWD pour déterminer ce qu'il faut faire de toute l'eau recyclée produite par la station d'épuration avancée de Carson une fois qu'elle sera en service.

La production éventuelle de milliards de gallons d'eaux usées recyclées soulève de nombreux problèmes qui doivent encore être résolus, a déclaré Rob Beste, directeur général adjoint et directeur de l'exploitation de WRD.

« Quelles sont toutes vos options de transport ? Quelle doit être leur taille ? Où le placeriez-vous ? » Beste a demandé. "Et puis vous devez regarder votre demande - de combien d'eau avez-vous besoin dans certaines zones, où pourriez-vous la pomper, où pourriez-vous la mettre dans votre système?"