Crise des eaux usées au Bihar : infrastructures actuelles et rejets non traités
Le Bihar exploite actuellement 39 stations d'épuration (STEP), pour une capacité totale d'environ 1 100 MLD, mais fait face à une lacune critique : seules 21 stations sont pleinement fonctionnelles, laissant environ 700 MLD d'eaux usées non traitées dans les villes riveraines du Gange. Le plan d'infrastructures de l'État, d'un montant de 7 752 crores de roupies, comprend une STEP de 400 MLD à Patna — la plus grande du Bihar — conçue pour intercepter et traiter les eaux usées provenant de six drains principaux (de Digha à Mittan Ghat) avant leur arrivée dans le Gange. Ce guide présente les spécifications d'ingénierie, les références de coûts et les critères de sélection des équipements pour les STEP municipales du Bihar, conformément aux exigences du programme Namami Gange et aux conditions locales, notamment une forte charge organique (DBO : 200–400 mg/L) et la variabilité liée à la mousson.
L'ampleur de la crise des eaux usées au Bihar se caractérise par un déficit massif entre la capacité de traitement et les rejets réels. Selon les données de la Bihar Urban Infrastructure Development Corporation (Buidco), l'État produit environ 1 100 MLD d'eaux usées dans ses villes adjacentes au Gange, alors que les infrastructures actuellement opérationnelles traitent moins de 40 % de ce volume. Bien que 39 STEP soient officiellement répertoriées, la réalité opérationnelle est préoccupante : seules 21 stations fonctionnent actuellement dans des districts clés tels que Munger, Bhagalpur, Chhapra et Patna. Les 18 installations restantes sont soit en cours de construction, soit en attente d'approbation, soit engagées dans une réhabilitation majeure (Buidco, 2024).
Les conséquences environnementales et sanitaires de ce déficit de traitement sont graves. Les rejets non traités dans le Gange contribuent à des niveaux élevés de coliformes fécaux, dépassant 2 500 NPP/100 mL sur plusieurs tronçons, soit largement au-dessus de la limite acceptable pour la baignade. Cette situation a entraîné une augmentation des cas de maladies hydriques telles que le choléra et l'hépatite dans les communautés situées en aval. Pour y remédier, le programme Namami Gange a imposé des sanctions strictes en cas de non-conformité, incitant le Bihar à accélérer le déploiement de ses infrastructures. Le tableau ci-dessous présente les profils de rejet des eaux usées des principales villes situées le long du Gange au Bihar.
| Ville/zone du Gange | Rejet estimé d'eaux usées (MLD) | Principaux points de rejet (drains) | État actuel des infrastructures |
|---|---|---|---|
| Patna (centre) | 350 - 450 | Saidpur, Rajapur, Mandiri | 4 STEP opérationnelles (Beur, Saidpur, etc.) |
| Patna (Ouest/Est) | 400 | Digha, Kurji, Mittan Ghat | Méga-station d'épuration de 400 MLD proposée |
| Bhagalpur | 80 - 100 | Plusieurs exutoires urbains | Opérationnelle (interception et dérivation) |
| Munger | 45 - 60 | Caniveaux municipaux locaux | Entièrement fonctionnelle |
| Chhapra | 30 - 45 | Ruissellement urbain/eaux usées | Opérationnelle |
La station d'épuration de 400 MLD de Patna : spécifications techniques et défis du site
La station d'épuration proposée de 400 MLD à Patna représente le plus important investissement dans les infrastructures urbaines du secteur du traitement des eaux usées au Bihar. Elle est conçue pour traiter près de 35 % de la charge totale d'eaux usées urbaines de l'État. Le projet utilise un système d'interception et de dérivation (I&D) pour « capter » six drains majeurs — Digha, Kurji, Rajapur, Mandiri, Anta Ghat et Mittan Ghat — et détourner les flux qui se déversent actuellement directement dans le Gange. Pour les ingénieurs, le principal défi de conception réside dans le volume considérable d'effluent entrant et dans la forte variabilité de la charge organique, qui varie généralement de 200 à 400 mg/L de DBO pendant les saisons sèches.
Le choix du site demeure une contrainte technique majeure. Buidco a étudié des emplacements situés entre Danapur et Patna City, les options de conception évaluant actuellement une unité unique de 400 MLD ou deux unités de 200 MLD. Une configuration à unité unique offre des dépenses d'investissement (CapEx) par MLD plus faibles, mais ne fournit pas la redondance nécessaire aux opérations de maintenance. À l'inverse, un système à deux unités garantit qu'au moins 50 % de la capacité reste en service en cas de défaillance d'un équipement ou pendant les cycles de nettoyage des membranes. Pour un traitement à haut rendement dans ces applications municipales de grande capacité, les systèmes MBR pour le traitement à haut rendement des eaux usées municipales au Bihar sont de plus en plus privilégiés en raison de leur emprise au sol réduite et de la qualité supérieure de leur effluent.
| Paramètre | Effluent entrant (eaux usées brutes) | Effluent traité (objectif Namami Gange) |
|---|---|---|
| Demande biochimique en oxygène (DBO₅) | 200 – 400 mg/L | < 10 mg/L |
| Demande chimique en oxygène (DCO) | 400 – 800 mg/L | < 50 mg/L |
| Matières en suspension totales (MES) | 250 – 500 mg/L | < 10 mg/L |
| Coliformes fécaux | 10⁶ – 10⁸ NPP/100 mL | < 1 000 NPP/100 mL |
| Azote total (NT) | 40 – 60 mg/L | < 10 mg/L |
La construction à Patna est encore compliquée par les précipitations annuelles de 1 200 mm de la ville et par une nappe phréatique élevée. Pendant la mousson, les volumes d’effluent entrant peuvent tripler en raison de l’infiltration des eaux pluviales dans les anciens réseaux d’assainissement. Les spécifications techniques de la station de 400 MLD doivent intégrer des étapes de prétraitement robustes, telles qu’un prétraitement DAF pour les eaux usées municipales du Bihar à forte teneur en MES, afin de protéger les procédés biologiques en aval contre les charges de limons et de sables. Les objectifs d’efficacité énergétique de l’installation sont fixés à 0,3–0,5 kWh/m³, ce qui nécessite l’utilisation de surpresseurs à haut rendement et de systèmes automatisés de contrôle de l’oxygène dissous (OD).
Comparaison des technologies de traitement pour les stations d’épuration municipales du Bihar
Le choix de la technologie de traitement au Bihar est dicté par trois facteurs principaux : une forte charge organique, une variabilité des débits liée à la mousson et la rareté des terrains dans les centres urbains densément peuplés comme Patna et Bhagalpur. Les boues activées conventionnelles (CAS) constituent depuis longtemps la norme en Inde, mais leur emprise foncière importante et leur incapacité à respecter systématiquement les normes strictes de Namami Gange relatives à la « DBO < 10 mg/L » ont entraîné une évolution vers les réacteurs biologiques séquentiels (SBR) et les bioréacteurs à membrane (MBR).
La technologie MBR, bien que son investissement initial soit plus élevé, permet de réduire de 60 % l’emprise au sol par rapport aux CAS, ce qui est essentiel pour des projets tels que la station d’épuration de Patna de 400 MLD, où l’acquisition foncière constitue un obstacle majeur. Le MBR forme une barrière physique contre les agents pathogènes, garantissant le respect des limites de coliformes fécaux sans dosage chimique excessif. Pour le prétraitement, notamment dans les zones où les rejets industriels sont mélangés aux eaux usées municipales, le prétraitement DAF pour les eaux usées municipales du Bihar à forte teneur en MES élimine efficacement les graisses, huiles et matières grasses (FOG), qui pourraient autrement encrasser les membranes ou inhiber la croissance bactérienne dans les bassins SBR. Cette évolution technique fait écho à la manière dont les stations d’épuration municipales d’Afrique du Sud gèrent les fortes charges organiques et la variabilité saisonnière grâce à une séparation biologique et mécanique intégrée.
| Caractéristique | CAS (conventionnel) | SBR (par lots séquentiels) | MBR (bioréacteur à membrane) |
|---|---|---|---|
| Rendement d’élimination de la DBO | 85 – 90% | 92 – 95% | 98 – 99% |
| Emprise au sol requise | 100% (référence) | 70% du CAS | 40% du CAS |
| Consommation énergétique | 0.3 – 0.4 kWh/m³ | 0.4 – 0.5 kWh/m³ | 0.6 – 0.8 kWh/m³ |
| Résilience pendant la mousson | Faible (lessivage du clarificateur) | Moyenne | Élevée (barrière membranaire) |
| Qualité de l’effluent | Secondaire | Tertiaire (quasi) | Tertiaire (ultrapure) |
Dans des régions comme Hajipur, où Toshiba Water Solutions exploite une installation dans le cadre d’un contrat d’exploitation et de maintenance (O&M) de 15 ans, le choix de la technologie privilégie souvent le SBR ou le MBR en raison de la fiabilité à long terme exigée par les modèles de partenariat public-privé (PPP). Les exploitants du Bihar doivent être spécifiquement formés à la maintenance des membranes ou aux cycles de décantation, car la forte teneur en limons du bassin du Gange peut entraîner une usure rapide des équipements si elle n’est pas correctement maîtrisée. Des enseignements peuvent également être tirés de l’approche de l’Assam pour les stations d’épuration municipales, où des stations « package » décentralisées sont utilisées pour traiter des points de rejet de plus faible importance, géographiquement isolés des collecteurs principaux.
Répartition des coûts et retour sur investissement des stations d’épuration municipales du Bihar
L’allocation budgétaire de 7 752 crores de roupies pour 39 stations d’épuration au Bihar implique un coût moyen de projet d’environ 198 crores de roupies par installation, bien que ce montant varie considérablement selon la capacité et la technologie. Pour une station d’épuration municipale standard au Bihar, les références de dépenses d’investissement (CapEx) vont de 20 à 30 lakhs de roupies par MLD pour les systèmes basés sur le CAS, à 40 à 55 lakhs de roupies par MLD pour les installations MBR haut de gamme. Le projet de 400 MLD de Patna devrait nécessiter un CapEx compris entre 1 200 et 1 800 crores de roupies, en tenant compte de l’important réseau d’interception et de dérivation (I&D) nécessaire pour acheminer les flux provenant de six drains urbains différents.
Les dépenses d’exploitation (OpEx) constituent un élément essentiel de la viabilité à long terme des stations du Bihar. L’OpEx se situe généralement entre 5 et 15 roupies par mètre cube d’eau traitée. Pour les systèmes MBR, les coûts énergétiques et chimiques plus élevés liés au nettoyage des membranes sont souvent compensés par la réduction des besoins en traitement tertiaire et par la forte valeur de l’eau récupérée. Au Bihar, l’eau récupérée offre un fort potentiel de retour sur investissement grâce à sa réutilisation industrielle dans le pôle industriel de Barauni ou à l’irrigation agricole pendant la saison sèche, d’octobre à mai.
| Composante des coûts | CAS (100 MLD) | MBR (100 MLD) |
|---|---|---|
| CapEx (infrastructures) | Rs 200 – 250 Cr | Rs 350 – 450 Cr |
| OpEx annuel (énergie/main-d’œuvre) | Rs 6 – 8 Cr | Rs 12 – 15 Cr |
| Remplacement des membranes (5-7 ans) | N/D | Rs 4 – 6 Cr |
| Coût par MLD traité | Rs 5,500 – 7,500 | Rs 9,000 – 12,000 |
Le retour sur investissement de ces projets se calcule non seulement en termes de revenus, mais aussi en termes de « coûts évités ». Selon les directives de Namami Gange, les municipalités peuvent se voir infliger des pénalités de 1 à 5 lakh de roupies par jour en cas de rejet d’eaux usées non traitées. Une station de 100 MLD qui évite 30 jours de non-conformité par an « économise » ainsi jusqu’à 1,5 crore de roupies en amendes uniquement. Les marchés des crédits carbone émergent également comme une source de revenus pour les stations qui utilisent la digestion anaérobie pour la gestion des boues, en convertissant le méthane en énergie destinée à l’utilisation sur site (données de terrain Zhongsheng, 2025).
Liste de contrôle de la conformité pour les stations d’épuration municipales du Bihar
La conformité des stations d’épuration municipales du Bihar est régie par le Bihar State Pollution Control Board (BSPCB), dans le cadre général de la National Mission for Clean Ganga (NMCG). Toute station d’une capacité supérieure à 50 MLD doit obtenir une autorisation environnementale (EC) auprès du Ministry of Environment, Forest and Climate Change (MoEFCC). L’exigence technique centrale consiste à respecter la norme « 10-10-10 » : DBO < 10 mg/L, MES < 10 mg/L et azote total < 10 mg/L.
La désinfection constitue une étape finale obligatoire afin de maintenir les coliformes fécaux en dessous de 1 000 MPN/100 mL. Bien que la chloration traditionnelle soit courante, la désinfection au dioxyde de chlore pour la conformité à Namami Gange devient le choix privilégié pour les stations de grande capacité, car elle ne produit pas de trihalométhanes (THM) nocifs et reste efficace sur une plage de pH plus étendue. En outre, toutes les stations d’épuration du Bihar doivent désormais être équipées de systèmes de surveillance continue en ligne des effluents (OCEMS), qui transmettent en temps réel les données relatives au pH, à la DBO, à la DCO et aux MES directement aux serveurs du BSPCB et du Central Pollution Control Board (CPCB).
- Autorisation environnementale : Obligatoire pour les stations de plus de 50 MLD ; elle implique une audience publique et une étude d’impact environnemental.
- Consentement à l’établissement (CTE) : À obtenir auprès du BSPCB avant le début des travaux de construction.
- Consentement à l’exploitation (CTO) : Renouvellement annuel fondé sur les données de performance de l’effluent.
- Gestion des boues : Doit être conforme aux règles de gestion des déchets solides (2016) ; des analyses des métaux lourds sont requises si les boues sont utilisées comme engrais.
- Surveillance : Intégration OCEMS 24 h/24 et 7 j/7 pour quatre paramètres clés (pH, MES, DCO, DBO).
Liste de contrôle des fournisseurs d’équipements pour le marché des stations d’épuration du Bihar
Pour les fournisseurs d’équipements internationaux et nationaux, le marché du Bihar fonctionne selon une procédure d’appel d’offres stricte fondée sur le principe L1 (soumissionnaire le moins-disant), bien que les qualifications techniques (TQ) deviennent plus rigoureuses sous la supervision de Buidco. Les équipements doivent être conçus pour résister au « profil du Bihar » : forte teneur en matières minérales, humidité saisonnière dépassant 80 % et risques potentiels d’inondation. Les fournisseurs doivent démontrer une présence locale de service après-vente, car le gouvernement de l’État donne désormais la priorité aux prestataires capables d’assurer une assistance technique 24 h/24 et 7 j/7 à Patna ou Bhagalpur.
Sur le plan logistique, les équipements destinés au Bihar arrivent généralement par les ports de Haldia ou de Kolkata, puis sont transportés par la route. Les fournisseurs doivent tenir compte des rues urbaines étroites des anciens quartiers de Patna, qui peuvent limiter la taille des composants modulaires. Des partenariats avec des entrepreneurs locaux, tels que les sociétés d’ingénierie agréées par Buidco, sont essentiels pour gérer l’exécution sur le terrain et la main-d’œuvre. Enfin, tous les équipements mécaniques importés doivent disposer des certifications CE ou ISO 9001 pour être éligibles aux projets Namami Gange financés par l’État.
- Tolérance aux eaux brutes : Les équipements doivent pouvoir traiter une DBO supérieure ou égale à 400 mg/L ainsi que des concentrations élevées de MES en période saisonnière.
- Certifications : ISO 9001, marquage CE et approbation du MoEFCC pour les composants spécialisés.
- Accords de niveau de service (SLA) : Engagement à intervenir sur site sous 24 à 48 heures.
- Pièces de rechange : Stock local minimal de deux ans de pièces d’usure critiques (joints, membranes, capteurs).
- Formation : Mise en place de programmes de formation bilingues (hindi/anglais) pour les opérateurs.
Foire aux questions
Combien de stations d’épuration y a-t-il au Bihar ?
En 2024, le Bihar compte 39 stations d’épuration approuvées. Toutefois, seules 21 sont pleinement opérationnelles, les autres étant en construction ou en cours de modernisation. L’État prévoit de porter ce nombre à 45 stations afin de couvrir toutes les principales villes situées le long du Gange.
Quelle est la plus grande station d'épuration d'Inde ?
La station d'épuration Coronation Pillar à Delhi, d'une capacité de 1 000 MLD, est actuellement la plus grande d'Inde. Au Bihar, la future station d'épuration de 400 MLD à Patna sera la plus grande installation de l'État.
Quel est le nouveau projet d'assainissement au Bihar ?
Le projet phare « Mega STP » de Patna constitue le développement récent le plus important. Il prévoit une capacité de 400 MLD ainsi qu'un système d'interception et de dérivation permettant de traiter les eaux usées de six grands drains urbains avant leur rejet dans le Gange.
Quelles sont les quatre villes intelligentes du Bihar ?
Les quatre villes intelligentes désignées du Bihar sont Patna, Muzaffarpur, Bhagalpur et Biharsharif. Elles bénéficient d'un financement prioritaire pour les infrastructures urbaines, notamment les réseaux d'assainissement intégrés et les stations d'épuration automatisées.
Quel est le coût d'une station d'épuration de 100 MLD au Bihar ?
Une station d'épuration de 100 MLD au Bihar coûte généralement entre 200 et 400 crores de roupies en dépenses d'investissement, selon l'utilisation de la technologie CAS ou MBR. Les coûts annuels d'exploitation se situent généralement entre 6 et 15 crores de roupies.
