par R. Hamel – Pec-EngineeringG. Leroi – Nardonnet
À l'origine de la conception DOMITUBE, Pec Engineering s'est fixé six objectifs principaux :
- - application d'un procédé biologique simple et confirmé par une conception industrialisée ;
- - simplicité d'exploitation ;
- - réelles possibilités d'extension ;
- - réduction du coût des études, par des solutions standard d'une grande souplesse d'adaptation ;
- - cerner les coûts du génie civil, en évitant l'appel d'offres systématique ;
- - réduction des frais de surveillance de chantier, par une mise en place rapide.
[Figure : Clarificateur – Extension – Bassin d’activation] (1)
Principe DOMITUBE
Basé sur des cellules tubulaires en béton préfabriqué, le principe DOMITUBE permet l'application des procédés de traitement biologique, par boues activées à très faible charge ou à moyenne charge, en constituant des volumes d'activation du type chenal fermé.
La composition du chenal permet la réservation de bassins intérieurs qui peuvent être utilisés en réservoir tampon pour la clarification, la stabilisation, le stockage d'orage, le stockage des boues, etc. Ces bassins peuvent être créés au gré des conditions de charge et de débit du projet (l’activation et la clarification, par exemple).
Réellement évolutif.
L'extension des petites stations d'épuration est souvent difficile.
Le système DOMITUBE permet l'adjonction de cellules qui augmentent à la fois les volumes d’activation et de clarification, tout en maintenant l'unité et le procédé. De l'incertitude quant au dimensionnement résulte le plus souvent une installation en sous-charge ou, au contraire, en surcharge, et dans les deux cas, un mauvais fonctionnement.
Le système modulaire DOMITUBE est adapté à l'utilisation des procédés d'épuration en boues activées. Cette conception nouvelle, basée sur l’assemblage de cellules préfabriquées standard, en fait un véritable jeu de construction.
Les cellules s'assemblent entre elles, bout à bout, à la manière d'un jeu de dominos, d'où son nom « DOMITUBE ».
Le principe de la station DOMITUBE est réalisé à partir de cellules tubulaires, en constituant des volumes d'activation du type chenal.
La composition du chenal permet la réservation de bassins intérieurs. Ces bassins sont peu coûteux, leurs parois étant constituées par le chenal.
Compacte et esthétique.
La conception DOMITUBE, par l'assemblage qui est fait des différentes cellules, en fait un ensemble tout à fait compact qui s'inscrit dans les plus petits terrains ; la zone de circulation supérieure qui est offerte à l'exploitant facilite la surveillance et l'entretien des organes mécaniques. La station DOMITUBE est esthétique, sa sobriété lui permet de s'intégrer au mieux dans le paysage. Elle est couverte, ne produit pas d’aérosols, ce qui permet son implantation à proximité des zones d'habitation.
La station DOMITUBE peut, selon la nature du terrain et les impératifs esthétiques, être totalement enterrée ou posée en surface.
Les modules béton peuvent être destinés à d'autres utilisations ; c'est ainsi que les locaux d’exploitation ou sanitaires sont réalisés et totalement équipés en usine à partir de ces modules. Ils peuvent également être utilisés pour abriter les ouvrages de pré-traitement et notamment la collecte des déchets.
Rapidité de mise en œuvre.
Comme pour toute nouvelle production, il est difficile de prévoir l’impact et l’étendue du marché. Cela était le cas, la constitution d'un stock de modules et d’équipements permettrait la construction d'une station d'épuration de 2 000 équivalents-habitants en six semaines.
- © 2 semaines maximum pour confectionner la forme d'assise des modules,
- © 2 semaines pour le transport et le montage des modules,
- © 2 semaines pour les finitions d'étanchéité et le montage des équipements.
Ce délai très court correspond à une phase de commercialisation permettant la constitution de stock. Actuellement il y a lieu d'ajouter au délai ci-dessus le délai de fabrication des modules qui est de l'ordre de deux mois pour une station de deux mille habitants, soit un délai total de trois mois et demi dont un mois d'intervention sur le chantier.
D'autres avantages.
Les contraintes au sol sont très faibles (inférieures à 0,3 bar). Les modules sont autostables, ce qui permet leur pose sur des terrains de faible portance. En cas de tassements prévisibles, une solution consiste à effectuer un pré-chargement par remplissage à l'eau des volumes. Après stabilisation des sols les modules pourront être calés à niveau. Cette solution présente l’avantage d’éviter le tas de pré-chargement, par apport de matériaux, et leur évacuation après stabilisation du sol.
Les fondations.
La station DOMITUBE se pose sur une forme de béton maigre. Une précaution est cependant prise pour éviter le cisaillement du revêtement d’étanchéité au droit des joints.
Les stations DOMITUBE se construisent le plus souvent pour des communes rurales ; les entreprises locales même artisanales sont à même de réaliser les travaux d’assise, sans qualification particulière.
Les éléments constituant les stations DOMITUBE sont livrés et mis en place sur la forme d'assise, au moyen d'une grue.
Les éléments placés bout à bout sont ensuite étanchés par application d'une feuille d'étanchéité sur la forme d'assise avec remontée soudée sur les parois. Les volumes ainsi obtenus sont donc parfaitement étanches. Les revêtements qui acceptent des déformations à l'allongement de 500 % assurent une sécurité importante, en cas de déformation et de tassement des modules. Ils sont garantis pendant 10 ans au même titre que les éléments béton.
Fonctionnement.
L’alimentation des eaux brutes peut être effectuée, soit par pompage (installation hors sol), soit gravitairement (installation enterrée).
Les eaux brutes ayant subi un pré-traitement physique approprié s'écoulent gravitairement dans le bassin d’activation formant chenal dans lequel est maintenue une circulation en circuit fermé, à l'aide du dispositif d'aération.
La disposition en circuit fermé de faible section et de grande longueur développée contribue efficacement à la parfaite homogénéité du mélange (boues activées – effluents à traiter – oxygène dissous) et assure un étagement au sein de la biomasse du système :
La clarification du mélange activé, permettant la séparation du floc biologique de l'eau traitée, est effectuée dans un ouvrage de géométrie longitudinale. La communication entre les deux ouvrages comporte un dispositif de répartition – type « Clifford ».
La reprise des boues décantées est assurée suivant le principe « succion », par un pont transversal fonctionnant en va-et-vient. Le déplacement du pont est programmé de telle façon que le temps de succion soit proportionnel à l'épaisseur de boues décantées qui va décroissant vers l'évacuation des eaux traitées.
La succion répartie sur la largeur de l'ouvrage est assurée par un groupe électro-pompe embarqué déversant dans un canal longitudinal, permettant par un système de vannes la recirculation ou l'extraction des boues.
Les eaux traitées sont évacuées en surverse par un double déversoir réglable disposé à l'extrémité opposée de l'alimentation.
PRÉFABRICATION DES CELLULES
La fabrication des cellules a demandé l'étude et la mise au point d'un moule offrant une fiabilité maximale. La solution du moule tunnel, la seule permettant une cadence de fabrication d'une pièce par jour par poste de huit heures, a été retenue. Les cellules sont coulées à l'envers et le schéma de fabrication est le suivant : la dalle qui sera en fait la couverture est tout d'abord fabriquée. Le noyau central est mis en place et le revêtement d’étanchéité, lui-même fabriqué aux dimensions du noyau, est posé. Les armatures sont mises en place et les banches positionnées. Dès cet instant, le bétonnage est effectué. Pour obtenir la cadence précitée, le travail s'effectue sur deux tables alignées sur lesquelles le noyau se déplace. Le noyau est réalisé avec un embout démontable, formant l'arrondi nécessaire aux éléments courbes. Le retournement de cet embout donne la possibilité de fabriquer soit un élément courbe à droite, soit un élément courbe à gauche. L'ensemble des possibilités du noyau autorise donc la fabrication des trois types d’éléments dans l'ordre désiré.
LES AÉRATEURS
La composition géométrique DOMITUBE peut offrir une multitude de combinaisons. Elle doit être étudiée avec précaution. En effet, les conditions hydrauliques du chenal ont des répercussions directes sur la puissance absorbée des aérateurs et sur le rendement d'oxygénation. On s’efforcera, lors de la conception, de réduire au maximum les changements de direction et de rechercher les plus grandes longueurs droites. Pour obtenir des conditions de brassage satisfaisantes, un système d’aération, le SURFAIR, a été étudié pour s’adapter à la station DOMITUBE.
Le SURFAIR (1) est constitué de 2 rotors à pales de faible puissance, montés dans un caisson comportant un cloisonnement horizontal.
Ces caissons s'encastrent dans les cellules béton et comportent une plaque de couverture. Le SURFAIR est silencieux et ne produit pas d'aérosols.
Les aérateurs sont répartis sur la longueur développée du bassin de telle sorte que le régime d'écoulement soit relayé fréquemment.
Le nombre d’aérateurs installés permet une modulation très souple de l'oxygénation.
LE CLARIFICATEUR
La géométrie de la station DOMITUBE est conçue pour l'adaptation d'un clarificateur longitudinal à succion.
L'ouvrage est du type à fond plat.
Il est équipé d'un pont à translation comportant une ou deux pompes embarquées.
Les boues sont soutirées hydrostatiquement par des pipes de succion en communication avec une auge transversale mobile.
Les fréquences de balayage sont réglables en fonction de l’épaisseur de la boue sédimentée.
Dans le cas d’extension du clarificateur, l’équipage reste le même et seule la course de translation est augmentée.
Pour les petites stations il est prévu une clarification statique.
L'ouvrage comporte alors un fond incliné et les boues sont soutirées par le même principe de pipes en communication avec une auge à boues fixe.
(1) Brevet PEC ENGINEERING.
Étanchéité des ouvrages.
Comme dans toute construction préfabriquée, la difficulté d'étanchéité à l'assemblage se répercute sur le coût et la sécurité des ouvrages.
Pour éviter cette difficulté une solution en étanchéité a été adoptée :
Pour les cellules composant le chenal, un revêtement en feuille est appliqué dans le moulage de la cellule faisant ainsi corps avec la structure elle-même du béton, dont le rôle se limite à la tenue mécanique.
La feuille d'étanchéité thermo-soudable dont une face est recouverte d'une couche mince de laine de verre intimement liée au matériau s'imprègne de la laitance du ciment au moment du coulage. Cette imprégnation est favorisée par la vibration du béton.
Les cellules mises en place sur le chantier sont étanchées entre elles par une bande de recouvrement soudée sur place. Le haut pouvoir d’allongement de la bande de recouvrement assure une très grande sécurité en cas de tassements différentiels ou de déformations dus aux mouvements de terrains.
Les bassins intérieurs (clarificateur, silo à boues, bassin d'orage, etc.) sont formés par le chenal d'enceinte pour les parois verticales, et par la forme d'assise de la station. L'étanchéité des parois d'enceinte est constituée par une feuille posée en usine ; comme pour le chenal, des bandes de recouvrement sont soudées sur le chantier. Le fond des bassins est revêtu d'une feuille soudée sur le chantier, sur les parois verticales.
R. HAMEL et G. LEROI.
