Une filière de traitement est reconnue comme la succession de plusieurs étapes qui sont la collecte, le prétraitement, le traitement et l’évacuation des eaux.
Si le réseau de collecte est primordial dans les capacités d’aération de la filière, il n’intervient pas directement dans les processus de dégradation et d’épuration des eaux. Par contre, les solutions alternatives peuvent intervenir au niveau des trois étapes suivantes.
L’évacuation des eaux, tout d’abord, peut être réalisée par infiltration dans le sol, prioritairement ou directement, après autorisation, vers le milieu hydraulique superficiel, c'est-à-dire vers des eaux non stagnantes, ou un réseau de collecte des eaux pluviales. Il va de soi que pour des questions d’encombrement, l’évacuation des eaux vers le
[Photo : Aperçu des filières potentielles d’assainissement autonome individuel.]
Le milieu hydraulique superficiel est une voie à exploiter, à condition que la qualité du rejet soit suffisante, réglementairement parlant, et en accord avec les exigences de qualité imposées par le milieu récepteur. Et pour satisfaire à ces exigences, les deux étapes clé sur lesquelles il est possible d’agir sont le prétraitement des eaux, d'une part, et leur traitement d’autre part.
La filière de traitement réglementaire et reconnue par tous est la fosse toutes eaux, à fonctionnement anaérobie (c’est-à-dire en l’absence d’oxygène directement disponible), suivie d'un réseau d’épandage pour l'infiltration dans le sol des eaux prétraitées, où sont utilisées des bactéries aérobies pour l'épuration des eaux. Or cette filière nécessite un minimum de 20 m² de surface disponible, sans compter la surface occupée par la fosse et les impératifs topographiques d’implantation de ces systèmes.
Les solutions exploitées par SIMOP sont donc de chercher à optimiser le travail des bactéries aérobies pour développer des solutions compactes d’une efficacité au moins équivalente aux filières traditionnelles.
Le diagramme ci-dessus (figure 1) permet de situer les différentes méthodes les unes par rapport aux autres.
Prétraitement : l’alternative aérobie
L'alternative aérobie à la fosse toutes eaux, développée ici, est la méthode dite de la “boue activée” où l'eau à traiter est mélangée aux bactéries, ou boues, dans un bassin d'activation, ou d’aération. L'intérêt de cette solution, la STEPIMOP (figure 2), où le brassage est assuré par un bullage de type fines bulles, réside dans l’optimisation du contact entre les bactéries, la source nutritive (les eaux à traiter) et l'oxygène.
[Photo : Schéma de principe de la STEPIMOP — microstation à boues activées.]
Suite à cette étape, les eaux sont clarifiées dans un bassin concentrique au bassin d'activation, situé en périphérie, concentrique à celui-ci.
Les inconvénients majeurs sont liés, d'une part, à la réglementation qui considère ces systèmes comme des systèmes de prétraitement, donc devant être suivis d’un réseau d'épandage pour traitement par infiltration, et d’autre part à la fréquence de vidange, réglementairement fixée à six mois.
Ces inconvénients sont largement compensés par un avantage essentiel : en sortie de ce “prétraitement”, la qualité de l'eau peut satisfaire aux objectifs fixés par l'Arrêté du 6 mai 1996, pour un rejet vers le milieu hydraulique superficiel, à savoir une DBO₅ maximale de 40 mg/l et une concentration en MES inférieure à 30 mg/l. Afin d’éviter tout rejet accidentel, les microstations peuvent être favorablement couplées à des unités de post-filtration, jouant le rôle d’indicateurs de colmatage.
Ces éléments permettent donc d’envisager l'utilisation de ce type de filières, centrées sur un prétraitement par boues activées, dans deux cas principaux :
- • la nécessité d’un prétraitement efficace lorsque le milieu récepteur exige une haute qualité de l’épuration (milieux sensibles, définis par les objectifs de qualité des cours d'eau fixés par département après concertation des usagers et élus, et repris dans les Schémas Directeurs de Gestion des Eaux du bassin concerné) ;
- • une zone au niveau de laquelle le rejet en milieu hydraulique superficiel est accepté par dérogation, et où l’installation d'une filière par épandage est impossible faute de place disponible.
Du point de vue de la qualité du rejet, elle sera d’autant meilleure que l’occupation des locaux sera régulière et fréquente. En effet, les bactéries aérobies sont sensibles aux variations de charge organique, d’où l'utilisation du principe de l'aération prolongée sur ces microstations qui tend à “lisser” les apports journaliers dont le profil moyen est représenté figure 3.
En cas d’absence d’occupation de l’habitation, par exemple dans le cas de l’assainissement de maisons d’habitations secondaires, les variations de charge ne seront pas sup-
[Photo : Figure 3 : Fluctuation des débits instantanés au cours d'une journée pour une habitation individuelle.]
portées par les bactéries qui ne pourront pas s'adapter aux nouvelles conditions du milieu.
Traitement : la zéolithe en substitution
La seconde alternative proposée par SIMOP vise non plus le prétraitement, mais l’étape de traitement en tant que telle.
Ici, la fosse toutes eaux demeure : en conditions anaérobies, les eaux sont prétraitées et arrivent septiques sur le système de filtration. C’est sur ce système que se sont concentrés les efforts de réduction des surfaces.
L’EPURMOP est un ouvrage compact préfabriqué (“prêt à poser”) de traitement des eaux usées domestiques. Ce système se compose d’une cuve en polyester armé partiellement remplie d'un support minéral, de surface développée importante, qui permet à la biomasse de se fixer et de dépolluer l’effluent prétraité.
Avec un volume utile de 3 m³ et une charge en matériau filtrant de près de 1 tonne, ce système est dimensionné pour traiter les effluents jusqu’à 6 Eh.
En sortie de filière, l'eau rejetée vers l'exutoire est en conformité avec les préconisations de l’article 3 de l’arrêté interministériel du 06 mai 1996 :
- - DBO₅ < 40 mg/l
- - MES < 30 mg/l
Ces valeurs de rejet autorisent donc une évacuation des eaux traitées vers le milieu hydraulique superficiel (une rivière par exemple), ou encore vers un système d’infiltration par le sol de type puits d'infiltration après autorisation des instances administratives, sans traitement complémentaire.
Un filtre compact à zéolithe doit obligatoirement être localisé en aval d’une unité de prétraitement, de type fosse toutes eaux, équipée d’un préfiltre, afin de limiter les risques de colmatages des canalisations.
La filière de traitement préconisée ici est donc composée de 4 éléments distincts et/ou combinés :
Prétraitement anaérobie des eaux domestiques brutes.
[Photo : Prétreatment anaérobie des eaux domestiques brutes.]
[Photo : Figure 4 : Principe du Filtre Compact EPURMOP.]
> Fosse Toutes Eaux « FTE » 3 m³
Prétraitement anaérobie des eaux domestiques brutes. En présence de nappe phréatique, une fosse en polyester sera installée ; dans les cas de sols bien drainés, en installation « standard », la fosse sera préférentiellement en polyéthylène.
> Préfiltre / décolloïdeur
Rétention des matières solides en suspension pouvant provoquer un colmatage du filtre.
> EPURMOP (figure 4)
Dispositif assurant le traitement de finition pour une qualité des rejets conforme à la réglementation. Sa structure lui procure une grande résistance à la nappe.
Paramètres
DBO5 : 30 mg/L – Rendement filière complète : 93 % – Rendement du filtre : 88,7 %
MES : 27 mg/L – Rendement filière complète : 85 % – Rendement du filtre : 83,3 %
L’effluent prétraité par procédé anaérobie et filtré via un décolloïdeur est réparti uniformément en surface du support minéral par un réseau d’épandage assurant une aération préalable.
Des micro-organismes épurateurs, à métabolisme aérobie, se développent naturellement au sein du matériau filtrant et oxydent la pollution organique dissoute.
L’oxygénation du massif est naturelle ; elle s’effectue par mouvements convectifs de bas en haut, à contre-courant du traitement de l’eau.
Afin de parer à tout problème olfactif, des filtres à air peuvent être adaptés aux deux orifices d’aération.
La clarification (selon la définition donnée dans la norme NF EN 1085) de l’effluent a lieu au point bas de l’unité de traitement. L’eau est éliminée gravitairement ou par relevage intégré ou non (figure 4).
Les résultats d’efficacité du traitement sur lit de zéolithe permettent d’assurer les rendements épuratoires suivants :
Rendement du filtre
– DBO5 : 88,7 %
– MES : 83,3 %
Conclusion
À côté des filières réglementaires, d’autres solutions existent pour rendre au milieu naturel des eaux de qualité. L’intérêt de ces systèmes réside également dans la totale maîtrise de l’effluent ; aucune eau parasite (ruissellement, eaux pluviales…) ne vient perturber le fonctionnement de la filière.
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