A.- Par jugement du 13 novembre 2000, le Tribunal correctionnel de l'arrondissement de la Broye et du Nord vaudois a condamné X._, né en 1970, pour infractions à la loi fédérale du 24 janvier 1991 sur la protection des eaux (LEaux; RS 814. 20) et à la loi fédérale du 7 octobre 1983 sur la protection de l'environnement (LPE; RS 814. 01), à quatre mois d'emprisonnement avec sursis pendant deux ans, ainsi qu'à une amende de 4'000 francs avec délai de radiation de même durée. B.- Statuant sur recours le 9 février 2001, la Cour de cassation pénale du Tribunal cantonal vaudois (ci-après: le Tribunal cantonal) a confirmé ce prononcé. Elle retenait en substance les éléments suivants: a) La société S._, de siège à Yverdon-les-Bains, exploitait une installation mobile de traitement thermique de déchets contaminés avec du mercure, consistant principalement en un four rotatif. L'opération visait à chauffer les déchets à une température d'environ 600°C et à traiter les effluents gazeux par un lavage aqueux. L'installation a d'abord fonctionné à Monthey de juillet 1995 à mars 1996 puis, après modification, dans l'usine T._ SA à Yverdon-les-Bains de juin à octobre 1996 et enfin dans la halle dite "V._" sise près du site d'Y-Parc à Yverdon-les-Bains d'avril à novembre 1997. Dès le 25 janvier 1996, le Service vaudois des eaux et de la protection de l'environnement (ci-après: le Service cantonal) a autorisé la société à effectuer des tests de démercurisation sur divers matériaux, tout en refusant à quatre reprises d'octroyer l'autorisation régulière de "preneur" de déchets spéciaux, notamment en raison de l'inobservation de certaines normes légales. Ce n'est que le 10 juin 1997 qu'une telle autorisation a été délivrée, pour la période allant de ce jour au 31 décembre 2001. Elle précisait que les eaux résiduaires devaient être transférées et traitées chez Ciba, à Monthey. Le 18 novembre 1997, un administrateur a décidé d'arrêter l'installation en raison d'importants dysfonctionnements mis en évidence par l'ingénieur B._, mandaté par le directeur. La faillite de la société a été prononcée le 9 février 1998 sans que les activités n'aient repris. b) Par la suite, il a été constaté que de nombreuses atteintes à l'environnement avaient été commises dans l'exploitation de l'installation. aa) En mai 1997, afin de pallier un manque de capacité de stockage, plusieurs milliers de litres d'eaux mercurielles ont été déversés, par les cabinets et le lavabo, dans les canalisations de la halle V._ ou dans le champ situé au nord de ce bâtiment, sur instruction du directeur et du chef d'exploitation. La valeur moyenne de mercure atteignait environ 3,2 ppm (soit 3,2 mg/l) selon les chiffres du rapport B._, ce qui violait largement la norme de rejet pour les eaux résiduaires, que l'on tienne compte de la limite de 0,01 mg/l en vigueur à cette époque (annexe de l'ordonnance du 8 décembre 1975 sur le déversement des eaux usées [RO 1975 2403]) ou du seuil de 0,05 mg/l en moyenne mensuelle et de 0,1 mg/l en moyenne journalière applicable dès le 1er janvier 1999 (annexe 3.2 ch. 36 de l'ordonnance du 28 octobre 1998 sur la protection des eaux [OEaux; RS 814. 201] entrée en vigueur le 1er janvier 1999, dont l'annexe 5 ch. 1 abroge l'ordonnance précitée). X._, ingénieur ETS en génie chimique et responsable du laboratoire de la société, a été informé de ces déversements illicites et a exprimé son désaccord à cet égard, sans succès toutefois. Du 29 septembre au 6 novembre 1997, toujours faute de place suffisante, au moins 29'000 litres d'eaux mercurielles ont été déversés dans les canalisations des eaux usées d'Y-Parc, sur ordre du directeur. Sur cette quantité, seuls 6'000 litres répondaient aux normes en vigueur, le solde ayant une concentration moyenne de 1 ppm. Après avoir tenté en vain de s'y opposer en exprimant son désaccord, X._ a lui-même vidé quelques centaines de litres d'eau contenant également un taux de mercure de 1 ppm environ. Pour ces faits, soit pour les quantités qu'il a lui-même déversées, X._ a été reconnu coupable d'infraction intentionnelle au sens de l'art. 70 al. 1 let. a LEaux et, en concours idéal, d'infraction intentionnelle au sens de l'art. 60 al. 1 let. e LPE (dans sa version actuelle, en vigueur depuis le 1er juillet 1997, ci-après: nLPE), cette dernière disposition étant applicable en lien avec les art. 29 LPE et 9 al. 1 de l'ordonnance du 9 juin 1986 sur les substances dangereuses pour l'environnement (Osubst; ordonnance sur les substances; RS 814. 013). bb) En été 1997, le chef d'exploitation et un ouvrier ont nettoyé des cuves contenant des boues mercurielles. Les caniveaux des eaux claires d'Y-Parc situés à l'extérieur du bâtiment ont été pollués, plusieurs kilos de métal ayant été retrouvés dans les conduits en janvier 1998. Quant aux eaux ayant servi à ces rinçages, elles ont été canalisées jusqu'au cours d'eau le plus proche, dans lequel elles se sont déversées. Des concentrations de 52 à 75 ppm de mercure ont été mesurées dans les sédiments. X._ a admis qu'en automne 1997 il avait lui-même procédé à un ou deux rinçages. Pour ces faits, X._ a de même été reconnu coupable d'infraction intentionnelle au sens de l'art. 70 al. 1 let. a LEaux et, en concours idéal, au sens de l'art. 60 al 1 let. e nLPE en lien avec les art. 29 LPE et 9 al. 1 Osubst. cc) L'installation de démercurisation a fonctionné 2'300 heures durant toute son exploitation, moyennant un débit de mercure de l'ordre de 4 à 6 g/h, sa cheminée émettant dans l'atmosphère environ 8 à 12 kilos de ce métal. Dès le 13 mai 1997, ces émissions ont dépassé la valeur limite de 0,2 mg/m3 pour un débit massique égal ou supérieur à 1 g/h fixée par l'ordonnance du 16 décembre 1985 sur la protection de l'air (OPair; RS 814. 318.142. 1; annexe 1 ch. 5). Malgré ces excès dont ils avaient conscience, le directeur, le chef d'exploitation et X._ ont décidé de poursuivre le fonctionnement de l'installation, causant ainsi une pollution. Pour ces faits, X._ - qui a fini par démissionner le 31 octobre 1997 - a de même été reconnu coupable d'infraction intentionnelle au sens de l'art. 60 al. 1 let. e aLPE (dans son ancienne version [RO 1984 II 1122 ss]) s'agissant des actes réalisés avant le 1er juillet 1997, respectivement de l'art. 60 al. 1 let. e nLPE quant aux actes commis postérieurement, en lien avec les art. 29 LPE et 9 al. 1 Osubst. Il avait en effet conscience de la teneur excessive en mercure des émissions, de la pollution que cela entraînerait, ainsi que de l'illicéité d'une telle pratique, à tout le moins depuis la délivrance de l'autorisation le 10 juin 1997. c) Les déversements d'eaux et de boues mercurielles, les quantités excessives de mercure contenues dans les effluents gazeux (ainsi qu'un traitement de démercurisation de thermomètres effectué illicitement par le directeur) ont causé une pollution des eaux et contaminé 2'500 m3 de terre. La halle V._, ainsi que son toit, ont également été touchés; dans le sol en béton de ce hangar, la concentration en mercure variait entre 0,05 et 4'638 ppm selon des mesures effectuées le 20 novembre 1997. Aux dires de l'ingénieur B._, la pollution avait dû porter sur 10 à 12 kilos de mercure répandu de différentes façons et sous différentes formes dans l'environnement, alors que, toujours selon cet expert, quelques kilos pouvaient entraîner un impact très important sur l'environnement et la santé des personnes. C.- Agissant par la voie du pourvoi en nullité, X._ demande au Tribunal fédéral d'annuler l'arrêt du 9 février 2001 du Tribunal cantonal. A l'appui, il se réfère aux art. 60 al. 1 let. e aLPE et nLPE, 61 al. 1 let. a LPE, 70 al. 1 let. a LEaux, 20, 63 et 68 CP. D.- Au terme de ses observations, le Ministère public a conclu au rejet du recours. 