4_Eau-Use Filtre a Sable

Cours traitement ERU- Véronique Deluchat 325

Lits bactériens et disques biologiques

Prétraitements DécantationLit bactérien

ou disquesbiologiques

D II ou clarificateur

Extraction des boues


7-6-4 : Filtres à sable


Filtres à sable

PrincipeFaire circuler les eaux usées sur un lit de sable

Le sable sert de support aux micro organismes responsables de l ’épuration

Le filtre peut être drainé ou non. Le traitement peut alors se poursuivre dans le sol en place

Les eaux subissent préalablement un prétraitement Fosse septique toutes eaux si capacité < 250 EHDécanteur digesteur si capacité > 200 EH

Technique de traitement d ’assainissement non collectif (ANC)


Filtres à sableMécanismes d’épuration :

MES : filtration mécanique

Matières organiques : oxydation biologique Paramètres influents

degré d’oxygénation dans le massif infiltrant charge spécifique, rythme d’alimentation

N-orga : rapidement ammonifiéN-NH4

+ : retenu par adsorption, nitrification

P-orga : minéralisé ou assimilé par microorganismesP-PO4

3- : adsorption et précipitation

Microorganismes : rétention mécanique, adsorption, mortalité, compétition naturelle entre espèces, prédation par la microfaune


Filtres à sableParamètres de dimensionnement :

Granulométrie du matériau filtrant : cf DTU 64.1.Hauteur de sable : fonction des objectifs d’épuration (>0,7m)Charge hydraulique : fonction des objectifs d’épuration

Ne pas utiliser charge trop élevée : accélération du vieillissement du massif filtrant (colmatage)Recommandation :

Charge hydraulique < 5 cm/j soit 3 m2/EH (avec 150L/EH) pour filtre enterréCharge hydraulique < 10 cm/j soit 1,5 m2/EH (avec 150L/EH) pour

bassin d’infiltrationRépartition de l’effluent : homogène sur l’ensemble de la surface de filtrationAlimentation fractionnée par bâchées; 3 à 12 bâchées/jourPériode de repos

Été : 7 jours alimentation – 7 j reposHiver : 3,5 j alimentation - 3,5 à 7 j repos

Sable lavé, roulé, CU, composition siliceuse, dépourvue de fines


Filtres à sable

2 procédésFiltres à sable verticaux souterrains : surface d’infiltration couverte, donc pas accessible

directementBassins d’infiltration-percolation : surface d’infiltration accessible et à l’air libre

Inconvénients de ces procédés :Ne supportent pas les à-coups de charge à traiter

Hydraulique : départ de boue au niveau des prétraitements colmatage filtreOrganique : sous-charge avec eaux parasites, riches en oxygène disfonctionnement fosse septique et

digesteur (décanteur-digesteur)Réseau séparatif préférable

•Topographie•pente du terrain peut être utilisée pour permettre un écoulement gravitaire

•Hydrogéologie•Situation massif filtrant >15cm au dessus niveau maximum de la nappe

•Pédologie•Apprécier aptitude du sol à infiltrer les eaux traitées (drainage ?)


Filtre à sable

Caractéristique du sableSable siliceux, lavéd10 (diamètre sur la courbe cumulative pour lequel 10% du sable est plus fin) compris entre 0,25 et 0,40 mmCU (coefficient d’uniformité = d60/d10, ) : indice d’uniformité

CU < 2 : granulométrie uniforme2 < CU < 5 : sable hétérogène mais granulométrie serrée, on reste dans la famille des sables

CU 3 à 6

Teneur en fines inférieure à 3%


Abattement des coliformes fécauxIl est fonction de la charge hydraulique


BASSIN D’INFILTRATION

Domaine d ’application:100 200 E.H.0

Principe de traitement: - Prétraitement dans la fosse toutes eaux- Infiltration des E.U. dans le massif granulaire (alimentation fractionnée)

Coûts et exploitation: - Investissement: 2500 à 9000 F HT / EH Fonctionnement: 200 F HT/ EH/ an- Entretien du filtre et de ses abords

Avantages: - Abattement important de la M.O., nitrification- Adapté à l ’habitat temporaire- Exploitation simple, intégration dans le paysage- Surface d’infiltration accessible - Possibilité fonctionnement gravitaire

Inconvénients: - Sensible aux surcharges- Problème de colmatage du filtre- Forte emprise foncière- Dimensionnement soigné nécessaire- Nuisances olfactives- Sensible au climat- Coût d’investissement élevé

Possible Conseillé

500


Bo u c h e d ' a é r a t io n


³ X 2

³³³


Bassin d’infiltrationExploitation

Suivi du bon fonctionnementÉquipement, aspect des effluents, relève des compteurs de

bâchées, gestion de l’alternance des phases d’alimentation et de repos

Maintenance et entretien du bassin (scarification, désherbage : fin de période de repos) et des abords

Maintenance poste de relèvementVidange des boues issues des prétraitementsVisite hebdomadaire

Vidange des boues tous les 6 mois (quand digesteur rempli au 2/3)laisser ~10% de boues résiduelles dans le digesteur (maintien en

équilibre des réactions acidogènes et méthanogènes)


Performances épuratoires d’un bassin d’infiltration-percolation (D4)

60 à 90%< 40 mg N/LNK

-2 à 4 ULog102 à 104 germes / 100 mLGTCF

20 à 70%5 à 15 mg P/LPT

60 à 90%< 40 mg N/LN-NH4+

> 80 %< 50 mg/LMES

75 à 90 %30 à 150 mg O2/LDCO

75 à 90 %15 à 50 mg O2/LDBO5

Rendement épuratoire

ConcentrationParamètre


FILTRE ENTERRE

Domaine d ’application:100 200 E.H.

Conseillé

0

Principe de traitement: - Prétraitement dans la fosse toutes eaux- Infiltration des E.U. dans le massif granulaire (alimentation fractionnée)

Coûts et exploitation: - Investissement: 2500 à 9000 F HT / EH Fonctionnement: 100 à 200 F HT/ EH/ an- Entretien du filtre et de ses abords- Vidange de la fosse toutes eaux

Avantages: - Abattement important de la M.O. et nitrification- Adapté à l ’habitat temporaire- Peu sensible au climat- Exploitation simple, - Intégration dans le paysage - Possibilité fonctionnement gravitaire

Inconvénients: - Sensible aux surcharges- Problème de colmatage du filtre- Surface d’infiltration non accessible- Dimensionnement soigné- Forte emprise foncière- Coût d’investissement élevé

300

Possible


Filtre à sable enterréExploitation

Suivi du bon fonctionnementÉquipement, aspect des effluents, relève des compteurs de bâchées,

gestion de l’alternance des phases d’alimentation et de reposMaintenance et entretien du filtre à sable et des abordsMaintenance poste de relèvement

Vidange des boues issues de la fosse septique toutes eaux (FSTE)Visite hebdomadaire

Vidange des boues de la FSTEContrôles bimestriels du niveau de boues et [MES] effluent FSTEFréquence :

Varie en fonction de l’effluent admis dans la FSTEValeur préconisée : 3 ans


Performances épuratoires d’un filtre à sable enterré (D4)

60 à 90%< 40 mg N/LNK


20 à 70%5 à 15 mg P/LPT

60 à 90%< 40 mg N/LN-NH4+

> 95 %< 20 mg/LMES

90 à 95 %25 à 55 mg O2/LDCO

90 à 95 %10 à 30 mg O2/LDBO5



Cours traitement ERU- Véronique Deluchat 341 Cours traitement ERU- Véronique Deluchat 342

7-6-5 : Filtres plantés de roseaux


Lits plantés de roseaux

Domaine d’application : 20 à 2000 EHPrincipe :

Faire circuler gravitairement les eaux usées, sans traitement primaires, sur les filtres plantés de roseaux.

Les lits plantés de roseaux sont constitués de graviers et éventuellement de sable.

Profondeur d’environ 1 mètre.Cet environnement minéral, avec les rhizomes des roseaux

constitue un milieu favorable à l’activité épuratoire (activitébactérienne)

Au fond des filtres on trouve un système de drainage qui permet de collecter les eaux traitées qui viennent de percoler sur le filtre


Intérêt des roseaux

Empêcher la formation d’une couche colmatante en surfaceFavoriser le développement de microorganismesAssurer une protection contre le gel Participer à l’intégration paysagèreAssimiler l’azote et le phosphore



PrincipeDeux configurations pour l’écoulement des eaux:

Filtres horizontaux : alimentés en continu – très peu utiliséMilieu anoxieProblème de répartition homogène, régulation de la hauteur d’eau

en sortieFiltres verticaux : alimentés par bâchées – le plus courant

Milieu aérobieRépartition homogène

La filière de traitement peut comporter plusieurs étages :Premier étage : traitement de la pollution carbonéeDeuxième étage : nitrification

Pour chaque étage de traitement au moins deux filtres en parallèle


Principe

Arrivée eaux brutes

Déchets : refus de dégrillage

Dégrillage

1er ETAGE : « vertical » : 3 filtres plantés de roseaux fonctionnant en alternance. Rétention des boues, traitement primaire et secondaire 2er ETAGE : « vertical »

ou « horizontal » : 1 ou 2 filtres plantés de roseaux. Traitement complémentaire ou de finition

Rejet eau traitée vers le milieu naturel

Siphonauto-amorcant

ou non selon les versions

Siphonauto-amorcant ou

pompage

Source SINT

T1

Diapositive 346

T1 Toshiba; 08/09/2003



Filière de traitement :dégrilleurdispositif de stockage et d’injectionpremier étage de filtressecond dispositif de stockage et d’injectiondeuxième étage de filtrescanal de mesure

Minimum 3 bassins dans le 1er étage, 2 dans le secondAlimentation par bâchées :

alimentation en eaux usées brutes pendant 3 à 4 jours, puis mise au repos pendant une période double (6 à 8 jours)

Ces phases d ’alternance de fonctionnement sont essentielles pour :réguler la croissance de la biomasse fixéemaintenir des conditions aérobies dans le massif filtrant (sables, gravier et rhizomes)minéraliser les dépôts organiques (MES des eaux brutes retenues en surface des filtres

du 1er étage.


1er étage

Géomembrane

de l'effluentArrivée

Sortie de l'effluent

Cheminée de ventilation reliée au drain de collecte pour une

aération optimale du filtre

Les rhizomes permettent une aération du filtre et une fixation des bactéries,de plus les roseaux assurent une fonction de perméabilité du filtre aprés l'accumulation de boues sur le filtre.

Boues

Roseaux

Couche filtrante composée de graviers 2/6

Couche Drainante composée de 15/25 et 30/60où est mis en place le drain de collecte

Détail 1

Source SINT


2ème étage (vertical)

Géomembrane

Couche filtrante composée de sable

Arrivée

Sortie de l'effluent

Cheminée de ventilation reliée au drain de collecte pour une

aération optimale du filtre

Les rhizomes permettent une aération du filtre et une fixation des bactéries,de plus les roseaux assurent une fonction de perméabilité du filtre aprés l'accumulation de boues sur le filtre.

Bouchon vissé

Roseaux

Couche filtrante composée de graviers 2/6

Couche Drainante composée de 15/25 et 30/60où est mis en place le drain de collecte

Détail 1

Source SINT


Lits plantés de roseauxDimensionnement : 2 à 3 m²/EH (dont 60% pour le premier étage)

Charge organique : 20 g DBO5/m2/j

ConceptionHauteur de matériau

1er étage : 0,75 à 0,9 m2ème étage : > 1er étage, tout en restant < 1m

Granulométrie du matériau filtrant1er étage : gravier 2 à 8 mm, sur 20 à 50 cm; puis granulométrie plus

importante jusqu’à la couche drainante : galets 20 à 60 mm2ème étage : recouvert d’une couche de sable

Géogrille préférée à géomembrane : séparation sable et gravierFond de filtre : pente d’environ 1%Dimensionnement du volume de bâchées (hauteur d’eau * surface de filtre) :

immersion complète du lit (h d’eau de 3 cm)Système d’alimentation :

chasse pendulaire, auget basculant ou siphon auto-amorçantSystème d’alimentation de chaque lit

regard avec vanne guillotine ou tuyaux d’obstruction des canalisation des lits non alimentés

1,5 m2/EH pour le 1er étage : 0,5 m2 /EH/lit1 m2/EH pour le 2ème étage : 0,5 m2 /EH/lit


Le siphonSINT

1

3

5

2

4

6



Multiplication des points de distribution : 1 pour 25 à 50 m2 pour le premier étage, 1 pour 5 à 10 m2 pour le second étage

Types de dispositif d’alimentation des filtres du premier étage :Goulotte à débordement (avec vidange)Système de distribution aérienBrise jet : plaque en bétonVitesse de circulation de l’eau suffisante, pente 1%Volume des drains < 1/3 volume d’une bâchée

Types de dispositif d’alimentation des filtres du second étage :Tuyaux perforés, disposés sur toute la longueur du lit. Perforations

irrégulières pour permettre la distribution homogène de l’eau sur toute la longueur Goulottes à débordements (avec vidange)

Choix des matériaux inox, PVC (attention au PVC sensible aux UV et proscrire les drains agricoles), choix des diamètres

Calage hydraulique soigné et stable


Choix des plantesPhragmites australis le mieux adaptéplantation de mai à août4 plants par m2

Revanche et séparation entre les casiersHauteur à définir en fonction de la pluviométrie



Exemple de descriptif de la file de traitement :

Dégrillage fin (1cm)Siphon auto amorçantRegard de répartition (automatique ou manuel) : la file de

traitement compte toujours plusieurs lits de roseaux en parallèle, ce regard permet de diriger les eaux à traiter sur une file ou l'autre

Premier étage de filtres : filtration (de 70 à 90% d’élimination des MES), abattement d’environ 60% de la DCO

Siphon auto amorçantRegard de répartition (automatique ou manuel) optionnelDeuxième étage de filtres: bonne oxydation de la matière

organique et bonne nitrificationTraitement tertiaire ou recirculation : augmentation des

rendements


STEP de 450 EH de Roffiac (15)Débit : 67,5m3/j

Emprise au sol : 3600 m2

Chasse à clapet : 4,7m3 (immersion de 3 à 5 cm)

Surface de filtration : 1er étage : 624m2 (4 filtres). Granulométrie 2/4mm sur 30cm

Granulométrie 4/10mm sur 30cm

Granulométrie 10/20mm sur 20cm

Réseau de drainage : galets

Accumulation de boues : 1,5 cm/an. Récupération des boues : tous les 10 ans

Poste de refoulement

Surface de filtration : 2ème étage : 320m2 (3 filtres) - 65cm d’épaisseur30 cm de sable alluvionnaire, granulométrie <4 mm, moins de 3% de fines (< 80µm)

Production de boues : 9,4m3/an

Exploitation : 4h/semaine

TSM décembre 2006 « Roffiac choisit la phytoépuration sur lits de roseaux » Chrystelle Carroy



ExploitationNettoyer le dégrilleur

Vérifier le bon fonctionnement des systèmes d’alimentationChanger les lits en service : 1 à 2 fois par semaine en actionnant les

vannes de répartition (regard de répartition)Vérifier le bon fonctionnement des filtres (pas de colmatage)Entretien des filtres : désherbage la première annéeEffectuer l’entretien des abords des filtresVisite bihebdomadaire – Tenue d’un cahier d’entretien

Faucher les tiges de roseaux fanées à la fin de l’automne (les brûler ou les conserver pour les mélanger aux boues et obtenir un compost)

Nettoyer les conduites une fois par anExtraire les boues des filtres du 1er étage environ 1 fois tous les 10 ans.

Ces boues ont un aspect de terreau et peuvent être valorisées en agriculture


FICHE DE VISITE STATION DU BOURGSEMAINE N°: …………. DATE: …………….

-Nettoyage du dégrilleur: Oui Non -Relevé du compteur de bâchées: Oui Non -Vidange de l’ouvrage de chasse 1: Oui Non

-Nettoyage de l’ouvrage de chasse 1 au jet: Oui Non -Vidange de l’ouvrage de chasse 2: Oui Non -Nettoyage de l’ouvrage de chasse 2 au jet: Oui Non

-Modification de l’alimentation des filtres : A: Alimenté R: Repos-Désherbage des filtres: Oui Non -Pourcentage de surface visiblement alimenté:≤ 25% 50% 75% 100%

Premier étage ≤ 25% 50% 75% 100%

Second étage -Lame d’eau persistant à la surface du filtre (au moins 1/4 d’heure après la bâchée): 0 cm 5 cm 10 cm 15 cm ≥ 20 cm

Premier étage 0 cm 3 cm 5 cm 8 cm ≥ 10 cm

Second étage -Hauteur Moyenne approximative des roseaux:20 cm 40 cm 60 cm 80 cm ≥ 100 cm

Premier étage 20 cm 40 cm 60 cm 80 cm ≥ 100 cm

Second étage -Nettoyage des abords et de la clôture: Oui Non


FILTRE PLANTE DE ROSEAUX

Domaine d ’application:100 200 E.H.

Conseillé

50

Principe de traitement: - Epuration à culture fixée sur support fin- Infiltration de l ’E.U. dégrillée dans le massif granulaire

Coûts et exploitation: - Investissement: 2500 à 9000 F HT / EH Fonctionnement: 24 000F HT/ an pour 100 à 400 EH- Entretien du filtre et faucardage à l ’automne- Evacuation des boues accumulées au 1° étage

Avantages: -Pas de traitement primaire - Gestion des boues simplifiée- Peu sensible aux variations de débit - Bonne performances épuratoires - Exploitation

simple, intégration dans le paysage

Inconvénients: - Emprise foncière élevée (10 m2/EH)

- Nécessité d’une exécution soignée- Coût d’investissement élevé

500

Mise en oeuvre: - Emprise au sol : 10 à 15 m2 / EH - Surface filtrante à l’air libre : distance minimale de 100m entre les ouvrages et les habitations


Performances épuratoires d’un lit planté de roseaux (D4)

60 à 90%< 40 mg N/LNK


20 à 70%5 à 15 mg P/LPT

60 à 90%< 40 mg N/LN-NH4+

> 95 %< 20 mg/LMES

> 90 %< 60 mg O2/LDCO

> 90 %< 25 mg O2/LDBO5




Billons – Epandage superficiel


Billons – Épandage superficiel

Épandage des eaux usées à l’air libre (eaux usées brutes ou décantées)Utilisation des micro-organismes présents dans le sol pour effectuer le traitement des eaux uséesLes billons sont constitués par des merlons (partie pleine) de terre rapportée, disposés perpendiculairement à la pente du terrain ou par des tranchées .L’eau est envoyée au pied des billons puis elle s’infiltre dans le billon et dans la terre en place L’élimination de la pollution s’effectue de manière très efficace en surface des billons

milieu aérobievégétaux bactéries du sol dégradent la pollution organique U.V.


Frais d’Investissements 100 EH 400 EH 1000 EH Volume/Surface Coût k€

Coût ouvrage / coût filière complète (FC)

Volume/ Surface Coût k€ Coût ouvrage / coût filière complète

Volume/Surface Coût k€ Coût ouvrage / coût filière complète

Dégrillage manuel

1,52 1,52 1,52

Dégrillage automatique

7,7

Décanteur digesteur

17 m3 9,15 / FC : 25

68 m3 24,4 / FC : 48

170 m3 46,5 / FC : 85

Lagunage naturel

1100 m2 15,25 / FC : 41

4400 m2 27,5 / FC : 63

11000 m2 51,9 / FC : 108

Boues activées

NA NA BA : 60 m3 Clarif : 10m2

15,3 / 32 / FC :160

BA : 150 m3 Clarif : 25m2

32,8 / 34,3 / FC : 235

Lit bactérien DD* : 22m3

Lit : 5,5 m3 Clarif : 1,6 m2

11,5 / 4,6 / 10 / FC : 62

DD* : 90m3

Lit : 22 m3 Clarif : 6,4 m2

30 / 12,3 / 13 / FC : 103

DD* : 225m3

Lit : 55 m3 Clarif : 16 m2

56,5 / 26 / 19,1 / FC : 190

Disques biologiques

DD* : 22,5m3

Disques : 390 m2 Clarif : 2,2 m2

11,5/24,4/10,7/ FC : 75

DD* : 90m3

Disques : 1560m2 Clarif : 8,8 m2

29,8 / 43,5 / 14,5 / FC : 128

DD* : 225m3

Disques : 3900m2 Clarif : 22 m2

56,5/80,8/22,1/ FC : 231

Infiltration percolation

DD* : 17m3 Lit : 150m2

9,2 / 16 / FC : 49

DD* : 68m3 Lit : 600m2

24,4 / 35,1 / FC : 95

DD* : 170m3 Lit : 1500m2

46,5 / 72,4 / FC : 191

Filtres enterrés

Fosse : 45m3 Filtre : 300 m2

17,5 / 19,1 / FC : 59

DD* : 68m3 Filtre : 1200 m2

24,4 / 68,6 : FC : 132

NA NA

Filtres plantés de roseaux

Système alim Filtre : 200m2

12,2 / 11,4 / FC : 50


16,8 / 26,7 / FC : 85


21,4 / 57,2 / FC : 160

DD* : Décanteur Digesteur NA : Non Adapté FC : Filière Complète


Frais d’Exploitation

O. Alexandre, C. Lagrange, R. Victoire - « Stations d’épuration des petites collectivités – Méthodologie et analyse des coûts d’investissement et d’exploitation par unité fonctionnelle » - 2006 – UMR GSP - Cemagref -ENGEES

Coût (€/EH/an)

400 EH 1000 EH kWh/kg DBO5

Décanteur digesteur 7,98 3,21 Lagunage naturel 13,19 6,16 Boues activées 30,07 16,42 2 Lit bactérien

26,35 12,69 0,3

Disques biologiques 25,46 11 1 Infiltration percolation

21,9 11,46

Filtres enterrés 17,42 NA Filtres plantés de roseaux

20,2 11,76


BibliographieAide au choix des filières de traitement adaptées aux petites collectivités – Etude de l'Agence de l'Eau Adour-Garonne – Juin 2001

Boutin C, Duchène P., Lienard A., 1998, Filières d’épuration adaptées aux petites collectivités, Documentation Technique FNDAE n° 22, CEMAGREF.

Guide des procédés épuratoires intensifs proposés aux petites collectivités – Agence de l'Eau Seine-Normandie – 1998

Epuration des eaux usées domestiques par filtration sur sable, Prescription et recommandations pour la conception et la réalisation – Agence Seine-Normandie – Mai 2001

Procédés extensifs d’épuration des eaux usées, adaptés aux petites et moyennes collectivités (500-5000 eq-hab) – Office des publications des communautés européennes - 2001


Filières de traitement adaptées aux petites collectivités –Document technique FNDAE n°22– Editions CEMAGREF –1998

Cours traitement ERU- Véronique Deluchat 366 Cours traitement ERU- Véronique Deluchat 367

Choix d’un procédé

Surface disponible

Nature du sol : perméabilité, hydromorphie

Adaptabilité aux conditions climatiques

Adaptabilité aux variations de charges (hydraulique et/ou organique)

Qualité des eaux traitées

Coûts (énergie, maintenance, gestion des boues, main d’œuvre)Procédés extensifs : 20 à 30% moins chers en investissement Procédés extensifs : 40 à 50 % moins chers pour le fonctionnement

Qualification du personnel

Intérêt paysager


7-6-6 : Biofiltres


Biofiltres

Bio : procédé qui utilise des organismes vivants pour assurer l’épurationFiltre : processus physique qui permet de retenir les matières en suspension

PrincipeBiofiltre : cuve remplie d’un matériau granulaire (matériau de remplissage), au travers duquel s’écoule le liquide à épurer.Ce procédé permet simultanément, dans un même ouvrage, la réaction biologique de dégradation aérobie de la pollution par la biomasse épuratrice et la clarification par filtration de l’effluent traité. (Un clarificateur en aval de ce procédé est donc inutile)


Biofiltres : matériau

sert de support (matériau support) aux micro-organismes qui assimilent la pollution dissoute sert de filtre de par sa granulométrie suffisamment

Faible pour obtenir un effet de filtration efficace (matériau filtrant).Élevée pour permettre le passage de l ’eau

Caractéristiques :densité (plus ou moins dense que l ’eau)granulométrieporositéforme des grains, surface spécifiquefriabilité (résistance à l ’écrasement)

Système pour maintenir le matériau : plancher crépiné


Biofiltres

Aération : bactéries aérobiesSystèmes à co-courant : ascendant

Systèmes à contre-courant : descendant

Eau Air

Eau Air


Biofiltres : colmatageLavage

Lavage régulier (horloge, capteur de pression)3 phases : 1- air (détassage) ; 2- air+ eau (lavage) ; 3- eau (rinçage)Durée des cycles : 20 à 60 minutesCircuit air de lavage et eau de lavage Stockage d ’eau de lavage : volume 2,5 m3/m3 de matériau ;

ou 8 m3 par m2 de surface de filtreEvacuation des eaux sales Importance des eaux de lavage par rapport au débit d ’eaux traitées

Nécessité de disposer de plusieurs filtres en parallèle

Retour en tête des eaux sales crée également une augmentation de la charge hydraulique et organique


Biofiltres

Procédé complexe :circuit eau à traitéecircuit eau de lavagecircuit air de processcircuit air de lavage

Charge volumique2 à 6 kg DBO5/m3/j

Vitesse de filtration2 à 6 m/h

Performances épuratoires 95% MES (résiduel de 10 à 15 mg/L)>80% pour DCO et DBO5


Biofor


Biostyr


Biofiltre : Biostyr


Biofiltre : Biostyr


Biofiltres : Domaines d’applicationMoyennes et grosses collectivitésConcentrations maximales admissibles à l’entrée du système :MES : 200mg/L ; DCO : 400mg/L. Traitement primaire nécessaire :

Traitement physico-chimique + TamisageDécanteur reçoit les eaux de lavage du biofiltre

Traitement effectué par le biofiltre : élimination des MES, des matières oxydables et de NTraitement secondaire : Biofiltres mis en œuvre après un traitement primaireTraitement tertiaire : Biofiltres mis en œuvre après un traitement type boues activées ou un lit bactérien


Biofiltres : AvantagesQualité du traitement (MES : 10 à 15mg/L)Pas de problèmes liés à l’aptitude de la boue à la décantation Concentration de la biomasse élevée : accroissement des cinétiques d’élimination de la pollution et augmentation des quantités de pollution éliminées pour un même volume d’ouvrage par rapport aux procédés classiques (charge 4 à 5 fois supérieure àcelle applicable aux procédés classiques). Compacité

faible emprise au solouvrages couverts (ce qui limite les problèmes liés au froid)désodorisation des ouvrages

Rapidité de montée en régime du traitement : un redémarrage demande 8 jours au maximum. L’exploitation peut-être totalement automatisée.Modularité du traitement (C ou C+N ou N)


BiofiltreINCONVENIENTS

Peu adapté aux effluents concentrésCoûts d’exploitation élevésCoûts d’investissement élevésSensible aux variations de chargeSensible au colmatageProduction de boues diluéesLavage : consommation d’eau importanteExploitation

Haute technicitéConsommation importante d’énergieExtraction très régulière des boues.


Biofiltres

Circulationdes fluides

Matériau deremplissage

Hauteur(m)

Biocarbone descendant Biodamine,biodagène,biocarbone

2 à 4

Biofor ascendant Biolite 2 à 4Biostyr ascendant Biostyrène 2 à 4

STEREAU descendant Biozzolane 1,5 à 3

OTV : biocarbone, biostyr, B2ADegrémont : biofor, biodrof


Biofiltres : Comparaisons

Alimentation en eau et Récupération eau traitée :par crépines ou sur le biofiltre

Lavage du biofiltredétassage du matériau plus ou moins difficile suivant circulation de l ’eaulavage plus ou moins long suivant situation de la zone la plus encrassée par rapport au sens de lavage

Possibilité de traitement de l ’azoteFlux ascendant : nitrification et dénitrification possibles dans le même ouvrage (situation de l ’injection d ’air dans la masse de matériau)

Charge volumique (kg DCO/m3/j)Charge hydraulique (m3/ m2/ h) : process et lavage Débit d ’air (exprimé en vitesse : Nm3/m2/h) : process et lavageConsommation énergétique : kWh/kg DCO éliminé


Chapitre 8 : Traitements Tertiaires


Traitements tertiairesCet étage supplémentaire sera justifié par :

Soucis de la qualité du milieu récepteur (rivière, lac : eutrophisation)Usage des eaux en aval : prise d’eau destinée à la consommation humaine, baignade, zone conchylicole, eau industrielle (refroidissement, process), irrigation agricole…

Les performances attendues pour cet étage supplémentaire seront :

Réduction de la pollution organique biodégradable (DBO5) et de la pollution particulaire (MES)Réduction des pollutions azotées et phosphoréesDésinfection des eauxRéduction de la pollution organique non biodégradable (DCO résiduelle, DCO dure)


Traitements tertiaires

LagunageAbattement DCO, DBO5, N et PAbattement bactériologique si temps de séjour assez long, faible hauteur d ’eau et soleil (été)Risque fuites de MESDimensionnement : 5m2/EHFréquence curage > 10 ans

FiltrationAbattement MES (90%), DBO5, DCO (30 à 40%)Hauteur de matériau 1,5 à 2 m, granulométrie 0,95 à 2 mm, vitesse de filtration 10 m/h Différents matériaux (granulométrie, porosité) : performances différentes

sable (3 à 5 kg MES/m2), argiles, schistes (10 à 12 kg MES /m²)Rendement : 80% sur les MES ; 30 à 40% sur la DBO5 avec filtres aérobies (injection d’air) ; abattement P (associé MES)Colmatage : Lavage nécessaire



Déphosphatation physico-chimique en traitement tertiaire :Traitement physico-chimique (sels de Fe , Al ou Ca)Densadeg, Actiflo...

Adsorption sur charbon actifélimination de la pollution non biodégradablecharbon actif : matériau avec surface spécifique très élevée (2500m2/g); poudre (CAP) ou grain (CAG)mécanismes d ’adsorption lents : temps de séjour élevéperformances optimales si en amont bon abattement MES et MO biodégradables[DCO]résiduelle= 5 à 10 mg/L



Ozonationélimination de la pollution non biodégradable (DCO dure)désinfection : Abattement 3 à 4 unités logtemps de contact 15 minutescoût très élevé

Désinfection chimique (Chlore, UV, Ozone)Elimination des microorganismes pathogènes

Bactéries : salmonella, Vibrions, Shigella, Mycobactéries, PseudomonasVirus : Enterovirus, Réovirus, RotavirusParasites (Ascaris), champignons, levures…

106 à 107 coliformes fécaux par 100mL dans les eaux urbaines brutesTraitement biologique classique : abattement de 1 à 2 unités logPour avoir qualité bactériologique qui limite les risques sanitaires, on doit avoir moins de 102 à 103 coliformes fécaux par 100mL


Traitements tertiaires : désinfection

ChloreEau de Javel

Bonne élimination préalable de MO et de N-NH4+ des eaux usées

Inconvénient : toxicité pour la faune et la flore du milieu récepteurFormation de THM (cancérogène) avec la matière organiqueNe pas dépasser 10µg/L en oxydants résiduels totaux (ClO-)

Bioxyde de chlore ClO2Performances similaires (3 unités log)Intérêt par rapport à l’eau de Javel : peu de production d’organochlorés et pas de chloramineTaux de traitement : 1,5 à 4,5 mg ClO2/LInconvénient : mise en œuvre du procédé, fabrication du réactif

Utilisation des produits chlorés non préconisé par le CSHPF (Conseil Supérieur d’Hygiène Publique de France) : suivi analytique et hydrobiologique du milieu



Désinfection UVFacteurs majeurs de succès :

efficacité du rayonnement à 254 nm pour l ’inactivation de Cryptosporidiumabsence de sous-produits de désinfection

performances fonction de la turbidité de l ’eautravail avec une faible lame d ’eaudisposition des lampes par rapport l’écoulement : horizontalementdose UV : mJ/cm2 (minimum de 400 J/m2, mesuré par biodosimétrie)puissance des lampes non définie par protocole de référence, suivi de leur vieillissement (radiomètre)nettoyage mécanique ou chimique (cause d’encrassement : Ca, Fe)


De quoi dépend la dose UV ?Marie-Laure Janex – Ondeo – Xème colloque Aquatech

Capteur UV-C

Arrangement

Colmatage

Opération

Vieillissement

Puissance UV-C

Lampes

Turbidité

Couleur

MES

Transmission UV%/cm @ 254 nm

Eau

Intensité

laminaire

Mélange

turbulent

Débit Volume

Temps

Dose = Intensité x Temps

Action Germicide


Filière de traitement

Filtre à sableUV


Techniques membranairesabattement MES, DCO, DBO5

désinfectiondifférentes techniques

0,02 à 2 µm : microfiltration (bactéries, levures, algues)2 à 20 nm : ultrafiltration (polymères, protéines, virus)0,1 à 2 nm : nano-filtration et osmose inverse (ions) : réservé pour traitement d’eaux industrielles

Procédés intégrés dans la filière boues activées, ou en culture mixte

BRM, Aqua RM …Colloque Aquatech 15 octobre 2004


Réutilisation des eaux uséesUsages

Arrosage espaces verts, golfIrrigation agricole Sylviculture, industrie du bois Borne incendieRecharge de nappe (biseau salé)Lavage de voitureNettoyage des ruesEaux de sanitaireEaux industrielles (circuit de refroidissement …, pas dans le cadre de production alimentaire)AquacultureAlimentation de plan d’eau ou de cours d’eau


Réutilisation des eaux uséesMéthodes de dispersion

Aspersion : sur des cultures de maïs, de tournesol et de pommes de terres. Ruissellement, arrosage à la raie : cultures maraîchères, vergers (pêchers, amandiers)Infiltration

Obstacles :Sanitaire

contamination fécale : bactério, virus, parasites.

Composition chimique : Salinité excessive dommages vis-à-vis des plantes et des solslimitation de l'absorption de l'eau par une inversion du sens normal du phénomène osmotique ou en créant des réaction métaboliques anormales

Éléments indésirables : métaux lourds

Réglementation – CSHPFFonction des usages

http://www.oieau.fr/eaudoc/integral/reuinter.htm



SAR : Sodium Adsorption Ratio

[Na+], [Ca2+] et [Mg2+] exprimées en méq.L-1

2/])[]([/][ 22 +++ += MgCaNaSAR


Arrêté préfectoralInterdiction de rejet en période d’étiage, milieu eutrophe

Réutilisation des eaux = solution


Chapitre 9 : Procédés originaux


Cultures mixtes ou hybridesCultures libres et fixées dans le même ouvrage

Nouvelles installations : plus compactesRéhabilitations

MatériauVolume occupé par le matériau (~60% du volume du réacteur pour METEOR)PlastiqueFixe ou en suspension

Traitement aérobie carbone, carbone + azote,azote ammoniacal

ProcédésMETEOR, PEGAZUR, STRUCTAFLOC (Degrémont), avec recirculation des bouesCOFIDO SBBR


Meteor


SBR – Sequential Batch Reactor

Différentes séquences dans le même ouvrage :RemplissageAération

syncopageDécantationVidange de l'eau traitéeNouvelle séquence

SBBR


Bioréacteur séquentiel (SBR)

3 - DECANTATION1 - REMPLISSAGE

4 - PURGE EFFLUENT

2 - REACTION

5 - REPOS ET PURGE BOUES

CYCLE SUR 24 H


0

30

5

Temps (h)

NO3-

PO4-

NH4+

eHDCO

14

10

6

2

2 4 6 8 10 12

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

SBR

97 % sur le Carbone

90 % sur l’azote

70 % sur le phosphore

85 % sur les MESSource C. DAGOT

4_Eau-Use Filtre a Sable

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