Une étude documentaire suivie d’une réflexion technologique a permis la réalisation du prototype d’un procédé anaérobie-aérobie à cultures fixées et la vérification de sa faisabilité. Le choix du matériau support s’est porté sur un textile synthétique de type fourrure (2).
Les essais conduits sur pilote et, dans un second temps, sur le produit industriel qui en découle, mettent en évidence les résultats obtenus : une bonne élimination de la pollution organique et des matières en suspension.
Le procédé
Le procédé consiste en un traitement en deux étapes comprenant un prétraitement anaérobie de type « fosse toutes eaux ». Celui-ci a pour objectif de fournir à l’étage aval, un effluent aux caractéristiques relativement constantes, débarrassé des matières aisément décantables et d’une partie de la pollution carbonée. Il doit permettre, en outre, d’écrêter les pointes de débit néfastes à tout dispositif de rétention de boues. Dans l’application destinée à l’assainissement individuel, les bases de dimensionnement du prétraitement sont celles préconisées par la réglementation en vigueur.
Le traitement aérobie comprend un étage garni de panneaux textiles (sur lesquels vient se fixer la zooglée épuratrice), une zone de décantation (chargée de retenir les boues desquamées), un dispositif d’aération simple comprenant un surpresseur, éloigné de l’équipement principal, et une rampe de bullage.
Le stockage des boues s’effectue dans l’étage anaérobie, dans la zone de décantation de la partie aérobie et dans la zone aérée de celle-ci.
Essais sur pilote
Une fosse de 5 m³ a permis d’effectuer l’approche du fonctionnement d’une unité compacte. Les volumes définis sont les suivants :
- – zone anaérobie : 2 500 l ;
- – zone aérobie : 2 500 l comprenant une cellule aérée de 1 830 l et une zone de décantation de 670 l.
L’effluent brut utilisé pour les essais est celui qui alimente la station d’épuration de Nantes-Sud ; son admission dans l’unité est séquentielle : elle comprend 14 chasses horaires injectées à un débit d’un litre par seconde.
L’insufflation d’air maintient un taux d’oxygène dissous compris entre 2 et 4 mg O₂/l. Un ensemencement préalable des zones anaérobie et aérobie est réalisé à l’aide de matières de vidange et de boues activées. Le remplissage initial de la cuve est effectué directement avec l’effluent brut, enfin la montée en régime de l’installation est progressive.
Les résultats obtenus après dix semaines de suivi permettent de dégager les rendements épuratoires moyens suivants :
- – DCO : 91 % ;
- – DBO₅ : 96 % ;
- – MES : 98 %.
[Photo : Coupe schématique de l’unité Maxiflo – légende incluant les repères : 1 Zone anaérobie, 2 Préfiltres, 3 Zone aérée, 4 Piège à boues, 5 Textile, 6 Insufflation]
(1) MINIFLO et MAXIFLO commercialisés par CMMC-PRULFLO (ces deux produits ont remporté la Pyramide d’Or au salon BATIMAT 1985).
(2) BIOTEX commercialisé par la Société MILCAP.
Le floc détaché du textile est grossier et décante rapidement, sa composition est essentiellement bactérienne.
La quantité totale de matières sèches fixées sur les textiles mis en place est de l’ordre de 2 200 g.
Les productions de boues n’ont été estimées qu’après 3,5 mois de fonctionnement : en première approche, les mesures effectuées permettent d’envisager une vidange annuelle pour l’étage aérobie et une période de 1,5 à 2 ans pour l’étage anaérobie.
Performances de l’unité industrialisée
Les résultats obtenus sur pilote ont permis de concevoir une unité industrialisée dont les essais se poursuivent.
L’appareil fonctionne suivant le même principe que l’unité pilote (figures 1 et 2) ; les volumes des différentes zones sont identiques, cependant l’étage anaérobie est équipé d’un préfiltre intégré et d’un orifice calibré destinés à éviter les départs de boues. L’aération de la zone aérobie est assurée par un compresseur non temporisé dont la puissance consommée est de 250 W.
[Photo : Fig. 2. – L’unité Maxiflo (avec ouvertures montrant l’agencement intérieur).]
Le protocole de mise en route de l’installation est plus proche des conditions réelles d’utilisation :
- — admission immédiate de l’effluent brut à raison de 750 l/j ;
- — absence d’ensemencement préalable ;
- — remplissage initial de la fosse avec de l’eau claire.
Dès la première semaine, un accrochage des cultures fixées est visible sur le textile ; les valeurs maximales observées sur l’effluent rejeté sont de 12 mg/l en MES et 23 mg d’O₂/l en DBO₅.
Les résultats moyens, obtenus à partir de huit prélèvements hebdomadaires, sont portés sur le tableau.
Les résultats relevés sur le produit industrialisé sont du même ordre de grandeur que ceux observés sur le pilote : ils confirment ainsi l’intérêt d’une unité mixte anaérobie-aérobie. L’élimination de l’azote est notable dès le démarrage de l’unité. Elle atteint 58 % pour l’azote total. La nitrification n’apparaît qu’après une période de latence de sept à huit semaines. Un prélèvement effectué au bout de huit semaines de fonctionnement a donné les valeurs suivantes :
- — NH₄ : 3,9 mg N/l ;
- — NO₃ : 19,5 mg N/l ;
- — NTK : 4,5 mg N/l.
Conclusion
La mise au point sur pilote d’un prototype anaérobie-aérobie d’épuration des eaux usées domestiques a permis d’envisager la réalisation d’unités industrielles. Les essais sur une de ces unités ont montré des rendements épuratoires très voisins de ceux du pilote.
L’étage aérobie à cultures fixées permet d’obtenir une élimination des pollutions carbonée et azotée nettement supérieure à celle obtenue avec une fosse septique toutes eaux.
Par ailleurs, compte tenu de son agencement intérieur et des caractéristiques des boues produites dans l’étage aérobie, ce dispositif devrait offrir une plus grande fiabilité de fonctionnement, notamment au niveau de la conservation des boues.
De nouvelles applications sont envisagées à court terme pour l’assainissement groupé, les équipements correspondant au procédé développé se présentant sous forme de modules associés pouvant s’adapter à des situations variées.
