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Station de traitement des eaux minières. Suite à l’arrêt de l’exploitation minière à Creutzwald, un dispositif associe une station de pompage, une liaison hydraulique et un dispositif de traitement passif des eaux comprenant une succession d’ouvrages de décantation et de lagunage. Vue des bassins de lagunage (Creutzwald, Moselle, 2012). © Laurent Mignaux - MEDDE

Puits Vouters : une station de traitement des eaux minières prête pour l’avenir

28.06.2016
Troisième du genre sur le bassin houiller lorrain, la station de traitement des eaux de résurgence minière sur le site de Vouters en Moselle est un dispositif passif amélioré et respectueux de l’environnement. Réalisée par le BRGM, c'est un exemple type de ses missions liées aux nouveaux enjeux de surveillance environnementale.

Situé sur la commune de Freyming- Merlebach, en Moselle, le site minier de Vouters, ouvert en 1855, a longtemps été l’une des principales unités d’exploitation du bassin houiller de Lorraine. Le puits du même nom, le plus profond de France avec ses 1 327 mètres, a été actif de 1962 à 2003. Sa mise en sécurité a été effective en 2006, et il a été retenu par l’exploitant pour pomper l’eau du réservoir minier du secteur centre.

La nappe des grès du Trias inférieur est présente sous tout le territoire Lorrain. Elle est limitée en profondeur par la présence d’une formation imperméable appelée le Permien. La formation du carbonifère au sein de laquelle a eu lieu l’exploitation est plus ancienne que celui-ci. Durant l’exploitation, le Permien a été fracturé et a laissé infiltrer l’eau de la nappe dans les travaux miniers. Pour permettre l’exploitation ces eaux étaient pompées vers la surface en permanence. La fin de l’exploitation du charbon a sonné l’arrêt des pompes, avec pour conséquence le remplissage du réservoir minier.

Bassins de décantation qui permettent le dépôt des oxydes de fer et des matières en suspension. © BRGM

Bassins de décantation qui permettent le dépôt des oxydes de fer et des matières en suspension. © BRGM

Un traitement passif amélioré, et respectueux de l’environnement

Pour garantir une bonne qualité d’eau de la nappe, il est donc nécessaire aujourd’hui de maintenir "artificiellement" des infiltrations d’eau vers le réservoir minier afin d’éviter la formation de panaches minéralisés dans la nappe et de contrôler la remontée de cette dernière pour préserver les zones bâties affaissées dans le secteur houiller exploité. La station de traitement du puits Vouters est la troisième du genre sur le bassin houiller lorrain. Elle traite les eaux du réservoir minier pour diminuer les concentrations en fer et en manganèse, avant rejet vers le milieu naturel. La station met en oeuvre un traitement passif, dispositif respectueux de l’environnement.

Station de pompage. © BRGM

Station de pompage. © BRGM

Cascades d’oxygénation, bassins de décantation et lagunes

Les eaux du réservoir minier pompées sont caractérisées par une forte teneur en fer et en manganèse dissous provenant du lessivage de la pyrite. Ces deux éléments sont solubles dans les eaux de mine, et précipitent après leur oxygénation en entraînant l'apparition d'une eau fortement trouble avec une coloration orangée typique due aux hydroxydes de fer.

La station de traitement permet de rabaisser ces concentrations en fer et en manganèse à des niveaux imposés par les réglementations (1 mg/l pour le manganèse et 2 mg/l pour le fer). Le traitement mis en oeuvre à Vouters est dit passif car les transformations et les décantations se font naturellement lorsque l’eau transite par les différents ouvrages.

Les eaux du réservoir minier passent d’abord dans des cascades d’oxygénation constituées de quatre modules, permettant une souplesse de fonctionnement. Une réflexion menée au sein de l’UTAM Est a permis d’innover dans ce domaine.

En effet ce type de marches creuses permet d’assurer une meilleure oxygénation et un flux de l’eau plus calme. Des bassins de décantation permettent ensuite le dépôt de ces hydroxydes de fer et de toutes les matières en suspension. Les eaux de mine, dont les concentrations en fer ont fortement diminué, arrivent alors dans des lagunes. Les lagunes sont plantées de roseaux aux systèmes racinaires étendus, qui permettent un traitement passif par oxydation et filtrage. Les bassins et lagunes ont été équipés de diffuseurs plus larges pour favoriser une réparation uniforme de l’eau sur toute la largeur des ouvrages et ainsi améliorer les performances de la décantation. Après un parcours de traitement d’environ deux jours, l’eau ainsi épurée peut alors être rejetée vers le milieu naturel, sous contrôle préalable de sa quantité et de sa qualité en sortie des lagunes.

Des cascades, pourvues d’une nouvelle volume de 500 m3/h” génération de marches « creuses », permettent une meilleure oxygénation de l’eau pour faire précipiter le fer. © BRGM

Des cascades, pourvues d’une nouvelle volume de 500 m3/h” génération de marches "creuses", permettent une meilleure oxygénation de l’eau pour faire précipiter le fer. © BRGM

Les résultats sont encourageants ! La station traite actuellement 200 m3/h, et traitera à terme un volume de 500 m3/h. En matière d’efficacité de traitement, elle répond pleinement aux attentes. Des aménagements ont été mis en oeuvre pour permettre au gestionnaire de cette station d’intervenir en toute sécurité pour les prélèvements et entretiens périodiques. Coût du projet : 4 millions d'euros, pour deux années de travail études comprises, 100 000 m3 de terrassement et plus de 2 km de conduite posée.

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34