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  • 3 0 1 ! I

    8 0 A S '

    l'assainissement individuel

    PRINCIPES & TECHNIQUES ACTUELLES tude inter agences

    Ministre de l'Environnement et du Cadre de Vie

    Agence de Bassin LOIRE-BRETAGNE B.P. 6339 45063 Orlans Cedex 36fli)ofV>-^7

  • l'assainissement individuel

    PRINCIPES & TECHNIQUES ACTUELLES tude inter agences

    Ministre de l'Environnement et du Cadre de Vie

    Agence de Bassin LOIRE-BRETAGNE B.P.6339 45Q63 Orlans Cedex

  • Sommaire

    Avertissement

    Introduction

    1. Les eaux uses domestiques Objectifs de l'assainissement individuel

    1.1. Origine et composition des eaux uses domestiques 1.1.1. Les eaux vannes 1.1.2. Les eaux mnagres

    1.2. Variations des dbits rejets - Rgime hydraulique 1.2.1. Variations des volumes journaliers 1.2.2. Variations au cours de la journe - Dbit de pointe

    1.3. Rejet des eaux uses dans le milieu naturel -Objectifs gnraux de l'assainissement -Spcificit de l'assainissement individuel 1.3.1. Risques lis la dissmination des eaux uses

    domestiques 1.3.2. Degr d'puration pralable au rejet en surface 1.3.3. Degr d'puration pralable un rejet dans le sol

    1.4. Etat actuel de l'assainissement individuel et perspectives d'avenir 1.4.1. Etat de l'assainissement individuel dans le canton

    d'AMFREVILLE LA CAMPAGNE 1.4.2. Les souhaits des usagers 1.4.3. La gestion collective des installations individuelles

    2. Techniques de base pour l'assainissement individuel Epuration par le sol Prtraitement avant rejet dans le sol

    2.1. Epuration des eaux uses par le sol 2.1.1. Elimination des matires oxydables

    . 2.1.2. Elimination de l'azote 2.1.3. Devenir des autres composs gnants 2.1.4. Devenir des germes pathognes 2.1.5. Pouvoir d'arrt du sol, mouvement des bactries

    et virus dans le sol

    2.2. Prtraitement des effluents avant pandage 2,2.1. Principe de fonctionnement de la fosse septique

    Dimensionnement et dispositions constructives de la fosse septique Equipements annexes ou complmentaires de la fosse septique

    2.2.4. Epuration arobie - Microstations d'puration

    2.2.2.

    2.2.3.

    2.3. Autres procds et voies de recherches 2.3.1. Fosses tanches 2.3.2. Toilettes chimiques 2.3.3. Toilettes compost 2.3.4. Voies de recherches

  • 3. Dimensionnement et mise en uvre de l'pandage souterrain

    3.1. Approche thorique de l'coulement de l'eau dans le sol 3.1.1. Porosit et permabilit d'un sol 3.1.2' Caractrisation de l'eau dans le sol : saturation et

    non saturation 3.1.3. Lois et paramtres des coulements 3.1.4. Le colmatage

    3.2. Approche pratique du dimensionnement de l'pandage souterrain 3.2.1. Critres qualitatifs du sol et du sous-sol 3.2.2. Evaluation de la permabilit d'un sol - Test de

    percolation 3.2.3. Dimensionnement

    3.3 Mise en uvre de l'pandage souterrain 3.3.1. Ralisation des tranches filtrantes 3.3.2. Prcautions prendre au cours de l'excution des travaux 3.3.3. Restauration de la capacit d'infiltration d'un pandage

    colmat

    3.4. Dispositifs d'assainissement individuel pouvant remplacer l'pandage souterrain 3.4.1. Principaux cas pour lesquels un pandage souterrain ne

    peut tre utilis 3.4.2. Epandage drain 3.4.3. Tertre d'infiltration 3.4.4. Filtre sable 3.4.5. Filtre sable flux horizontal 3.4.6. Autres dispositifs de filtration 3.4.7. Puits d'infiltration

    4. Limites techniques et conomiques de l'assainissement individuel

    4.1. Cot de l'assainissement individuel 4.1.1. Description et dimensionnement des filires 4.1.2. Cots d'investissement 4.1.3. Cot de l'entretien et de la maintenance 4.1.4. Comparaison conomique des filires proposes

    4.2. Critres de choix entre l'assainissement collectif et l'assainissement individuel 4.2.1. Comparaison conomique v 4.2.2. Urbanisme et choix d'un mode d'assainissement 4.2.3. Protection du milieu naturel

    4.3. Cartes d'aptitude des sols l'assainissement individuel 4.3.1. Critres de base pour la dfinition de l'aptitude du sol 4.3.2. Echelles des cartes et mode d'utilisation

    5. Extension des techniques de l'assainissement individuel l'assainissement des lotissements isols et des petites communauts

    5.1. Caractristiques des effluents

    5.2. Protection du milieu rcepteur 5.2.1. Le sol, milieu rcepteur 5.2.2. Rejet dans les eaux douces de surface 5.2.3. Rejet en mer

    5.3. Procds d'puration applicables aux petites collectivits 5.3.1. Fosses septiques et dcanteurs digesteurs 5.3.2. Epuration biologique de type extensif 5.3.3. Epuration biologique de type intensif

  • 6. Elimination des matires de vidange

    6.1. Caractrisation des matires de vidange - Intrt agricole 6.1.1. Caractristiques des matires de vidange 6.1.2. Utilisation agricole des matires de vidange

    6.2. Traitement centralis des matires de vidange 6.2.1. Objectifs du traitement des matires de vidange 6.2.2. Elimination des odeurs

    - 6.2.3. Dshydratation des matires de vidange 6.2.4. Epuration du liquide interstitiel 6.2.5. Filires type de traitement de matires de vidange 6.2.6. Admission des matires de vidange dans les stations

    d'puration par mlange avec l'effluent brut

    6.3. Organisation de Flimintation des matires de vidange -Shmas dpartementaux

    Conclusions

    Bibliographie

    Liste des figures

    1 - Consommation d'eau journalire par poste 38 2 - Variations saisonnires de consommations d'eau dans un immeuble 39 3 - Variations des consommations journalires au cours d'une semaine 40 4 - Enregistrement des dbits au cours d'une journe 41 5 - Les diffrentes fonctions puratrices du sol 42 6 - Cycle de l'azote 43 7 - Elimination des conformes fcaux dans un filtre sable 44 8 - Elimination des germes tests dans un sol sableux 45 9 - Rtention du virus poli dans une colonne de sable 46

    10 - Schma de principe d'une fosse septique 47 11 - Autre disposition de fosse septique 48 12 - Utilisation de deux fosses en srie 49 13 - Effet du cloisonnement sur la qualit de l'effluent 50 14 - Dispositions des cloisons siphodes 51 15 - Assainissement d'une maison - ventilation 52 16 - Installation d'un dgraisseur conseil du SNPEAI 53 17 - Prfiltre de protection de l'pandage 54 18 - Microstation d'puration 55 19 - Toilettes compost 56 20 - Triangle des textures 57

    i 33 - Approche thorique de l'infiltration 58 34 - Mise en oeuvre du test de percolation 59 35 - Tarire 60 36 - Mise en uvre de l'pandage (principe) 61 37 - Tranche d'infiltration 62

    Drains d'infiltration Epandage en terrain en pente Regard de rpartition Epandage souterrain en srie parallle Lit d'infiltration Godet de pelle amnag Epandage drain Tertre d'infiltration Filtre sable sans collecte Filtre sable avec collecte Mise en oeuvre du filtre sable Filtre sable horizontal Puits d'infiltration Fosse septique pour collectivit Dcanteurs digesteurs Lagune naturelle microphytes . Lagune macrophytes Lagune macrophytes simplifie Lagune are Epandage et lagunage combins Boues actives en aration prolonge Lit bactrien faible charge Dshydratation des matires de vidange par camion Procd calco-carbonique Traitement des matires de vidange sur un site de dcharge

  • Avertissement

    C e document, rdig par l'Agence de Bassin Loire-Bretagne, s'inscrit dans le cadre d'une tude inter-Agences concernant l'assainissement des petites collectivits.

    Il tente de rassembler les principaux lments techniques se rap-portant ce mode d'assainissement, la fois trs largement utilis et souvent mal connu qu'est l'assainissement individuel. Il a pour seule ambition d'tre un outil -parmi d'autres - destin aux techniciens publics ou privs qui ont la charge de concevoir et de mettre en uvre les quipements d'assainissement individuel, tout en leur permettant galement de conseiller les Maires des petites communes pour le choix de la politique suivfe en matire d'assainissement.

    Il a fait l'objet de plusieurs documents provisoires .qui ont t sou-mis une large concertation auprs des techniciens, tant du secteur priv que des administrations. Il a ainsi bnfici de trs nombreux avis et remarques concernant le fond et la forme venant en particulier des ingnieurs des diffrentes agences du bassin et des ingnieurs sanitaires des Directions Dpartementales de l'action sanitaire et sociale, dont l'exprience et la connaissance du terrain se sont rvles prcieuses.

    Il s'appuie sur :

    une tude bibliographique reposant essentiellement sur des pu-blications amricaines : Etats-Unis et Canada, pays dans lesquels l'assainissement individuel a fait l'objet de nombreuses tudes rcentes ;

    d'lments scientifiques recueillis auprs de l'Institut National de la Recherche Agronomique de Dijon, pour ce qui concerne l'puration par le sol et du Bureau d'Etudes Burgap pour les aspects fondamentaux de l'infiltration dans le sol ;

    l'exprience des services d'hygine de plusieurs directions d-partementales de la Sant et du centre technique, du Gnie rural des eaux et des forts division pche et pisciculture du ministre de l'Agriculture, et de l'Agence Seine-Normandie (tude d'AMFREVILLE LA CAMPAGNE).

    En dpit de leur importance, les aspects rglementaires ne sont pas abords dans ce document. En effet, la rglementation relative l'assainissement individuel est en cours de ramnagement et certaines dispositions ne sont pas encore dfinitivement arrtes. Au del de la description des procds les plus classiques et de leur dimensionnement souhaitable, qui n'occupent d'ailleurs qu'une place limite dans ce texte et ne sauraient tre considrs comme une anticipation de la nouvelle rglementation sanitaire, l'objectif principal de ce docu-ment est de proposer une approche technique des problmes poss par l'assainis-sement individuel. Elle pourra tre utilise dans l'application rationnelle des textes rglementaires venir, ncessairement plus concis et moins didactiques.

  • Introduction

    u o^r5,;ie;;::et de reffioaoit.vi^rdrflarfme"onsrs!fe'>& rechercher les adaptations susceptibles de .diminuer le;aot de' ^ssa^f^emert-rcoH^tif't^';dfi'n4r'-1's-;tsbndi-trions ,dans. lesquelles j'^ssap^se.rnerjt.ijp^ mme.service aux

    nsglVJye;'es^fJp^ , l:^y'-> Contrairement celle de l'assainissement collectif, l'image de l'assai-

    nissement individuel ne lui est pas trs favorable. Mal connu, voire ignor des techniciens et des lus, l'assainissement individuel apparat comme un palliatif tem-poraire, une technique mdiocre impose provisoirement par des contraintes finan-cires dont on espre qu'elles seront rapidement surmontes. Il n'en reste pas moins qu'en 1980, 30 50 % des eaux uses d'origine domestique sont traites et

  • restitues au milieu naturel par un dispositif d'assainissement individuel et au moins 200 000 nouveaux dispositifs sont installs chaque anne. Ce niveau d'quipements individuels n'est pas spcifique la France, puisqu'aux Etats-Unis, on estimait qu'en 1970, 19,5 millions d'habitations, soit 30 % des logements utilisaient l'assainissement individuel.

    Depuis quelques annes, l'assainissement individuel a fait l'objet de nombreuses tudes. Il existe une documentation importante permettant d'analyser les problmes que posent sa ralisation et son exploitation et de leur apporter des solutions acceptables. La dmarche suivie pour cette analyse, dans ce document a consist tenter de rpondre aux questions suivantes :

    - Comment se posent globalement les problmes techniques de l'assainissement individuel ? Peut-on caractriser les eaux uses qu'il reoit et les objectifs qui lui sont assigns ?

    - Le milieu rcepteur concern par les rejets de l'assainissement individuel tant gnralement le sol, quel est son pouvoir auto-purateur ? Quel est le degr d'puration pralable impliqu par ce mode de rejet ? Quelles sont les technologies qui permettent de l'obtenir ?

    - La prennit du fonctionnement d'un dispositif d'assainissement individuel apparat trs dpendante des conditions d'coulement de l'eau dans le sol. Quels sont les phnomnes qui rgissent l'infiltration ? Quelles en sont les interprtations utilisa-bles pour le dimensionnement et la mise en uvre de l'pandage souterrain ? Quels procds peut-on substituer l'pandage souterrain lorsque le sol ne peut tre utilis en l'tat ?

    - Quel est le cot de l'assainissement individuel ? Peut-on tablir des comparaisons avec l'assainissement collectif ? Des cartes d'aptitude des sols peuvent-elles

    , participer la matrise de l'assainissement individuel ?

    - Peut-on tendre les techniques d'assainissement individuel l'puration des eaux uses des petites communauts, telles que les coles, campings ?...

    - Quels sont les traitements et la destination finale des boues et des matires de vidange qui sont les sous-produits rsiduels de l'assainissement individuel ?

  • 1. Les eaux uses domestiques -Objectifs de l'assainissement individuel.

    Les eaux uses domestiques ont fait l'objet de plusieurs tudes rcentes destines en prciser l'origine et la composition. Ces tudes, dont les rsultats sont actuellement disponibles, ont t ralises en Sude (1), aux Etats-Unis, (2).(3).(4) et plus rcemment en France (5).(6).(7). Elles apportent des renseignements suffisamment prcis pour tre utiliss dans la conception et le dimensionnement des dispositifs d'assainissement.

    On peut ainsi apprcier convenablement les volumes et la com-position des eaux uses et prvoir leur volution probable dans les prochaines annes. Bien que les consommations d'eaux domestiques apparaissent significativement plus faibles en France, on peut en effet penser qu'une volution rapide conduira des volumes proches de ceux constats en Sude ou aux Etats-Unis.

    Une attention particulire doit tre porte aux notions de dbit et de rgime hydraulique, paramtres essentiels de dimensionnement des quipements d'puration.

    Par ailleurs, il faut souligner que les objectifs de l'assainissement individuel sont sensiblement diffrents de ceux de l'assainissement col-lectif. Enfin, l'assainissement individuel pourrait faire l'objet d'une prise en charge partielle par la collectivit. Des tudes et des exprimentations sont actuellement menes en ce sens et certains rsultats sont dj connus.

    Au niveau d'une habitation unifamiliale, les points d'utilisation de l'eau potable qui sont l'origine des eaux uses peuvent se dfinir de la manire suivante :

    . les eaux vannes issues des W.C. ;

    . les eaux mnagres qui prsentent l'ensemble des autres rejets.

    1.1.1. Les eaux vannes Jusqu' une date rcente, l'assainissement individuel a surtout concern le traitement des eaux vannes considres comme les plus dangereuses.

    Leur volume, directement li l'utilisation des chasses d'eau, dpend donc de la capacit de ces chasses et du nombre d'utilisations, lui-mme sous la dpendance du mode et de la dure d'occupation des logements. Ceci explique sans doute la variabilit relativement grande constate dans les rsultats des tudes ayant pour but de caractriser ces effluents. En France, o la capacit des chasses d'eau est comprise entre

    1.1. Origine et composition des eaux uses domestiques

    H

  • 8 et 10 I, 'es eaux vannes reprsentent gnralement un volume journa-lier de 15 25 I par usager. Les valeurs cites par Alsson (1) sont nettement suprieures et dpassent 50 I par habitant. Les valeurs rele-ves aux Etats-Unis (2) (35 I) s'expliquent par une capacit des chasses d'eau de 16 20 I.

    La composition moyenne des eaux vannes tablie au cours de l'tude du Plan Construction par le ersoaf (6) fait apparatre les concen-trations suivantes :

    DB05 600 mg/l DCO : 1 150 mg/l MES 400 mg/l N-NH4 : 175 mg/l

    Rapportes un volume de 15 25 I, ces valeurs conduisent des charges journalires par usager de :

    DB05 MES N-NH4

    9 15g 6 10g

    2,6 4,5 g

    Ces donnes sont comparables celles des tudes ralises aux Etats-Unis (2). :

    composition des eaux vannes

    Paramtres

    DB05 g/us/j MES g/us/j Azote total g/us/j Phosphore total g/us/j

    Ligman 1972

    23,6 30,9 16,8 1,36

    Etudes ralises par

    Laak 1975

    23,5

    14,5 2,11

    Bennett 1975

    6,9 36,5 5,2

    Siegrist 1976

    10,7 12,5 4,14 0,55

    La disparit de ces valeurs tient en partie aux conditions d'occu-pation des logements tudis et aussi trs certainement aux difficults d'chantillonnage de ces effluents.

    // semble cependant que l'on puisse s'en tenir aux valeurs moyennes suivantes :

    DB05 : 12 15 g par usager et par jour MES : 10 20 g par usager et par jour N-NTK : 5 10 g par usager et par jour

    Au plan du risque sanitaire, ces eaux prsentent une charge bactriologique trs leve constitue par les germes de la flore intesti-nale. Cette charge s'value classiquement en fonction du dnombrement des germes-tests de contamination fcale, tels que les conformes fcaux. Leur nombre peut atteindre 101o, soit 10 milliards dans 100 ml d'eau vanne.

    Rappelons que l'valuation du risque sanitaire fait appel des notions complexes et est lie aux risques de contact direct ou indirect des individus avec des microorganismes pathognes que l'on classe gnra-lement en trois groupes : les parasites, les bactries et les virus. Ces germes pathognes, qui ne reprsentent qu'une infime fraction de la flore intestinale retrouve dans les eaux vannes, sont rarement recherchs, car leur isolement et leur identification font appel des techniques longues et coteuses. Aussi value-t-on la salubrit d'un milieu en fonction de la prsence plus ou moins massive de bactries appeles germes-tests de contamination fcale. Ces germes, plus facilement identifiables et dnom-brables, ont une origine intestinale identique celle des germes pathog-nes, mais ne sont gnralement pas dangereux par eux-mmes.

    1.1.2. Les eaux mnagres Elles reprsentent l'ensemble des eaux uses autres que les eaux vannes et sont principalement constitues par :

    - les eaux de bains et douches ; - les eaux de cuisines et plus particulirement celles rejetes par

    les lave-vaisselles ;

    12

  • bidets...

    - les eaux issues des machines laver le linge ; - les eaux issues des autres points d'utilisation : viers, lavabos,

    L'tude ralise par le CERSOAF (6) fait apparatre des variations importantes sur les quantits d'eaux mnagres. Elles sont trs logique-ment lies aux quipements sanitaires et mnagers des logements tu-dis et au niveau de vie de leurs occupants (standing).

    La consommation en eau d'une famille n'est pas strictement proportionnelle au nombre d'usagers. Les volumes d'eau utiliss par des quipements mnagers tels que les machines laver le linge ou la vaisselle sont pratiquement proportionnels leur frquence d'utilisation qui ne dpend pas seulement du nombre d'individus desservis. Les valeurs extrmes releves dans cette tude (6) vont de 14,4 I pour une personne ge vivant seule, pratiquement sans quipement sanitaire et mnager moderne, 110 I par usager pour une famille de 7 personnes au standing trs lev, en passant par des valeurs de 60 I pour des familles de 4 personnes au standing moyen.

    Le tableau suivant et la figure 1 montrent la rpartion de la production des eaux mnagres en diffrents postes.

    Production des eaux mnagres par poste

    Rfrences

    Etude Cersoaf haut standing (6)

    Siegrist 1976 (2)

    Laak 1975 (2)

    Ligman 1972 (2)

    Bennett 1975 (2)

    Cersoaf 1978 (7)

    Lessive

    l/|

    38

    40

    28

    32

    45

    25

    %

    35

    31

    34

    32

    40

    29

    Cuisine lave-vaisselle

    l/|

    .13

    18

    14

    17

    27

    32

    %

    12

    14

    17

    17

    24

    37

    Bain

    l/j

    30

    38

    45

    45

    41

    30

    %

    27

    30

    40

    44

    36

    34

    Autres robinets

    l/|

    29

    31

    8

    7

    %

    26

    25

    9

    7

    Total

    i/i

    110

    127

    83

    101

    113

    87

    Fig. 1 REPARTITION DES CONSOMMATIONS D'EAU PAR POSTE

    AU COURS D'UNE JOURNEE

    litres/personne

    A 15.

    10

    5 .

    W : WC L : Lessive B : Bain-douche V : Lave-vaisselle A : Autres

    13

  • D'aprs l'tude de Siegrist, (2) la composition des eaux vannes et celle des eaux mnagres s'tablissent de la manire suivante :

    Composition des eaux uses domestiques

    DB05 effluent total

    DB05 effluent filtr

    MES

    MVS

    Azote total N

    N-NH3 en N

    Phosphore total en N

    Orthophosphate en P

    Temprature C

    Eaux vannes g/us/j

    10,72

    6,32.

    12,52

    10,21

    4,14

    1,11

    0,55

    0,31

    18C

    Eau vaisselle

    g/us/j

    12,6

    7,84

    5,27

    4,46

    0,49

    0,05

    0,82

    0,38

    38C

    Robinet et vier g/us/j

    8,34

    4,58

    4,11

    3,84

    0,42

    0,032

    0,42

    0,18

    27C '

    Lavage linge

    g/us/j

    14,8

    9,8

    11

    6,5

    0,75 '

    0,03

    2,15

    0,55

    32C

    Salle de bains g/us/j

    3,09

    1,9

    2,26

    1,58

    0,31

    0,04

    0,04

    0,02

    29C

    TOTAL

    g/us/j

    49,55

    30,44

    35,16

    28,60

    6,09

    1,26

    4

    1,44

    Il apparait ainsi que pour un haut standing franais, les consom-mations d'eau sont proches de celles cites par les tudes amricaines, la diffrence entre les consommations globales provenant pour une grande part des volumes d'eaux vannes trs suprieurs.

    Une tude squentielle des variations des rejets journaliers d'eaux uses au niveau d'une habitation individuelle a t publie par Rambaud et coll. en 1977 (5). Pour une famille de cinq personnes, les rsultats peuvent se rsumer de la manire suivante :

    Variations journalires des volumes et des Caractristiques des eaux uses (d'aprs Rambaud)

    Vendredi

    Samedi

    Dimanche

    Lundi

    Mardi

    Mercredi

    Jeudi

    Vendredi

    Samedi

    Dimanche

    Moyenne

    Volume rejetl/us

    124

    80

    150

    64

    90

    150

    96

    90

    134

    107

    108

    DB05 g/us

    42

    39

    35

    34

    39

    45

    42

    30

    62

    40

    40

    DCO g/us

    99

    86

    95

    63

    76

    87

    91

    56

    111

    75

    75

    MES g/us

    41

    26

    54

    28

    28

    67 26

    30

    46

    33

    38

    MVS g/us

    30

    21

    41

    22

    21

    52

    20

    23

    34

    29

    N-NTK g/us

    9

    8

    12

    11

    8

    9

    11

    9

    9

    10

    9

    P04 g/us

    2,5

    2,6

    9

    2

    2

    2,1

    2,1

    1,5

    3,5

    2,4

    3

    14

  • Enfin, l'tude de Siegrist (8) apporte quelques renseignements concernant la charge bactriologique des eaux de bains et de lavage du linge.

    Germes dnombrs dans les eaux mnagres

    Bains ou douches

    Lavage du

    Streptocoques fcaux

    Nombre d'analyses

    13

    15

    Nb de germes dans 100 ml

    1 70 000

    1 1,3 106

    Moyenne gomtr. /100 ml

    4

    210

    Coliformes fcaux

    Nombre d'analyses

    11

    13

    Nb de germes dans 100 ml

    1 a 2 500

    9 1,6 W

    Moyenne gomtr.

    100 ml

    220 -

    1,4 103

    Ces valeurs sont confirmes par les rsultats de l'tude du CERSOAF (7) et ceux d'AIsson (1) cits dans cette tude.

    Composition bactriologique des eaux mnagres

    '

    Cuisine

    Salle de bain

    Etude plan construction 1978Cersoaf (7)

    Conformes totaux pour

    100 ml

    55 x 103

    97 x 104

    Conformes fcaux pour

    100 ml

    77 x 105

    94 x 102

    Etude ALSSON (2)

    Conformes totaux pour

    100 ml

    25 x 1C

    16x 105

    Conformes fcaux pour

    100 ml

    47 x 105

    27 x 10*

    On peut expliquer les fortes concentrations en germes tests dans les eaux de cuisine et les eaux de lavage de linge par la richesse organique de ces eaux qui peut favoriser une prolifration de ces germes.

    Malgr quelques divergences, les valeurs cites par ces diffren-tes tudes semblent suffisamment cohrentes pour qu'on puisse en tirer les valeurs moyennes et les interprter. Le volume rejet par une famille au niveau de vie lev "peut atteindre en France 130 I par usager et par jour. Il semble donc qu'un volume de 150 I par jour et par usager consti-tue une valeur maximum qui peut servir de base pour le dimensionne-ment des quipements individuels en tenant compte d'un coefficient de scurit.

    Les eaux vannes ne reprsentent qu'une fraction comprise entre 15 et 25% du volume total des eaux uses, tant en volume qu'en charge organique exprime en demande biologique en oxygne (DB05) et en matires en suspension.

    Les eaux mnagres contiennent des germes-tests de conta-mination fcale en nombre important. On peut cependant penser que ces contaminations ne traduisent pas un niveau de risque sanitaire identi-que et que celui d aux eaux vannes reste largement prpondrant.

    15

  • 1.2. Variations des dbits rejets -Rgime hydraulique

    Le rgime hydraulique qui rend compte du rythme d'arrive des eaux uses dans un dispositif de traitement constitue un des paramtres essentiels de dimensionnement de ce dispositif. Les rsultats des tudes prcdemment cites permettent d'apprhender les variations de dbits dans le temps et d'en retenir les plus significatives.

    1.2.1. Variations des volumes journaliers

    Les courbes de dbit horaire tablies sur un mme groupe de logements en mars et en juin montrent une diffrence assez sensible des consommations d'eau en fonction des saisons. L'augmentation de consommation entre l't et l'hiver ne dpasse cependant pas 50 %. (Fig. 2)

    Fig. 2 VARIATIONS SAISONNIERES DES CONSOMMATIONS D'EAU DANS UN IMMEUBLE

    m3/h

    heures

    1.2 15 18 20 22 24

    Il semble par contre que les variations au cours d'une mme semaine puissent dpasser 100 %r ainsi qu'on peut le voir sur le tableau suivant :

    Variations du volume des eaux uses au cours de

    Jour de la semaine

    Mardi

    Mercredi

    Jeudi

    Vendredi

    Samedi

    Dimanche

    Lundi

    Moyenne

    Moy/usager

    Volume journal.

    I

    1 076

    714

    849

    764

    780

    626

    1 441

    893

    128

    Eaux vannes

    I

    129

    150

    60

    130

    100

    120

    150

    120

    17

    Robinet

    I

    87

    293

    175

    173

    260

    106

    325

    202

    29

    Lave vaisselle

    I

    100

    91

    161

    100

    100

    150

    93

    13

    Lave linge

    I

    610

    221

    208

    0

    120

    0

    434

    270

    39

    a semaine

    Bains Charge douches orgDBOS

    I (g/us/j)

    150

    50

    315

    300

    200

    300

    150

    209

    30

    78,3

    32,6

    46,6

    43,6

    48,9

    19,3

    78,7 '

    49,7

    Pour une famille de 5 personnes, les rsultats de l'tude de Rambaud (5) se traduisent par la figure 3.

    4 Fig. 3 800 VARIATIONS DES CONSOMMATIONS 6 0 0

    JOURNALIERES AU COURS D'UNE SEMAINE 400

    200

    0. M M V D

    16

  • 1.2.2. Variations au cours d la journe -Dbit de pointe

    La dfinition de la notion de dbit, qui implique le choix d'une unit de temps, prsente une difficult certaine en raison de la disconti-nuit des rejets et l'absence de capacit tampon entre les points de production de l'effluent et le site de traitement.

    Le dbit horaire au niveau d'une installation individuelle n'a pas de signification pratique. En effet, les temps de rejets d'eau sont trs courts comme en tmoigne le graphique de la figure 4 enregistrant la consommation d'eau et qui se traduit par des volumes consomms maxima de : . 18,9 I en 1 mn . 75,7 I en 4 mn . 98,5 I en 15 mn . 243 I en 1 h.

    Fig. 4

    ENREGISTREMENT DES DEBITS INSTANTANES AU COURS D'UNE JOURNEE

    /litre/mn

    heures

    0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

    Rambaud (5) fait tat d'un rejet de 600 I en 2 heures et de 350 I en 1 heure.

    Ces dbits de pointe mesurs la consommation sont encore aggravs au niveau des rejets puisque des dbits instantans de 0,83 I par seconde ont t mesurs au cours de l'tude du Cersoaf (7). Enfin, les volumes et dbits qui servent de base (10) la conception des quipements sanitaires sont les suivants :

    Baignoire

    Lavabo

    Bidet

    Evier

    W.C.

    Dbit de vidange des quipements

    Volume (en I)

    120

    10

    10

    30

    10

    sanitaires

    Dbit de vidange (en l/s)

    1,5

    0,75

    0,5

    0,75

    1,5

    Les dispositifs d'assainissement individuel, et notamment ceux qui devront assurer la dcantation des effluents, devront donc pouvoir admettre des dbits de pointe d'au moins 1,51 par seconde.

    En rsum, les caractristiques des eaux uses issues d'une habitation unifamiliale peuvent s'exprimer de la manire suivante :

    * / Caractristiques des eaux uses domestiques * - j " " ' , par usager et par jour Volume journalier maximum en litres 100 150, dont 30 d'eaux vannes

    Matires oxydables exprimes en g de DB05 50, dont 10 15 pour les eaux vannes

    Matires en suspension totale en g 35 50

    ' Matires volatiles en suspension en g 30 40, soit 80 % des MES

    Azote total en g 10-13

    vPnosphor total en g . . . , . ; : "... 4

    r Dbit.de pointe maximum en l/s 1,5

    ; Ctjarge bactnologiqueF/100 ml 108 10 1 0

    17

  • Pour l'interprtation de ces chiffres, on retiendra que pour un logement urfaniBal, la quantit d'effluents rejets dpasse rarement 5001 par jour. Les eaux vannes ne reprsentent que 20 30% de ce volume.

    Les concentrations en DCO, DB05, MES des eaux vannes et des eaux mnagres sont tes proches et par consquent la charge organique des eaux mnagres reprsente 70 80 % de la charge totale des affluents domestiques.

    Les risques sanitaires lis la prsence de germes patho-gnes dans les eaux uses concernent essentiellement les eaux vannes, mais n'excluent pas les eaux mnagres.

    L rgime hydraulique des rejets se traduit par des poin-tes de dbits trs brves, mais aussi trs leves.

    Ces valeurs diffrent significativement de celles des ef-fluents urbains observes l'entre des stations d'puration. En effet, ces effluents prennent en compte, en plus des rejets strictement domestiques, ceux des lieux publics, des petits tablissements industriels : les restaurants, cantines, tablis-sements scolaires, ainsi que les nettoyages de rues, etc..

    1.3. Rejet des eaux uses dans le milieu naturel - Objectifs gnraux de l'assainissement -Spcificit de l'assainissement individuel

    L'assainissement a pour objectif principal la protection des indivi-dus contre les risques sanitaires que comporte la dissmination des eaux uses. Il doit galement permettre d'liminer les nuisances relatives la stagnation des eaux plus ou moins charges en matires organiques et qui se traduisent par une dtrioration de la qualit esthtique du milieu naturel et parfois par des manations de mauvaises odeurs. Enfin, il doit viter la dgradation des ressources en eau et plus globalement, il ne doit p3S entraner une limitation des usages lgitimes auxquels peut donner lieu le milieu naturel.

    Ces objectifs peuvent tre atteints soit par l'assainissement col-lectif, soit par l'assainissement individuel ; l'option assainissement indivi-duel se caractrise principalement par :

    . la proximit-immdiate du point de rejet des eaux uses par rapport aux habitations, alors que l'assainissement collectif implique tou-jours leur loignement par un rseau d'gots ;

    . les faibles quantits en volume et en masse qui se chiffrent en litres ou en grammes par jour ;

    . le caractre strictement priv des quipements mis en oeuvre qui laisse aux usagers l'entire responsabilit des consquences que peut avoir le rejet de leurs eaux uses, tandis que la plus grande part de cette responsabilit est transfre la collectivit dans le cas d'un assai-nissement collectif.

    La prise en compte de ces caractristiques conduit une analyse spcifique des problmes poss par l'assainissement individuel vis--vis du milieu naturel. On examinera donc les risques encourus du fait de la dissmination des eaux uses et les contraintes qu'implique la ncessit de limiter ces risques selon que le rejet s'effectue en surface ou dans le sol.

    L'assainissement individuel ne concerne pas l'vacuation des eaux de ruissellement qui devront trouver un exutoire naturel par des caniveaux ou des fosss.

    18

  • 1.3.1. Risques lis la dissmination des eaux uses domestiques

    Le rejet d'une eau use non traite risque de provoquer ce qu'on appelle couramment une pollution. Ce terme trs global recouvre de nombreux phnomnes, dont les consquences sont trs diffrentes selon les milieux rcepteurs concerns et les usages auxquels ils don-nent lieu. On peut prciser les principaux risques que peuvent entraner ces rejets dans le ca's d'un assainissement individuel :

    . risque sanitaire de contamination directe ou indirecte, . risque li la perturbation de l'quilibre cologique, . risque de nuisance esthtique et d'manations d'odeurs

    Dans les pays en voie de dveloppement, les maladies provo-ques par la contamination du milieu naturel par les matires fcales sont une des principales causes de morbidit gnrale et de mortalit infantile. Dans les pays haut niveau de vie, dans lesquels la population bnficie d'une protection sanitaire plus leve, l'incidence de cette contamination est beaucoup plus discrte. Elle peut cependant se manifester sous la forme d'pidmies localises de typhodes ou d'intoxications alimentaires, qui affectent plus souvent des populations saisonnires, dans les zones touristiques par exemple. Ces risques de contact direct sont trs limits avec l'assainissement collectif qui loigne les eaux uses des lieux habi-ts. Pour l'assainissement individuel, les techniques utilises doivent liminer les germes participant cette contamination ou viter leur propa-gation en des lieux accessibles o pourraient s'tablir des contacts directs ou indirects entre les eaux uses et les individus.

    La contamination indirecte est apporte par les aliments et le plus souvent par les eaux de boisson. Pour limiter ce risque, il est ncessaire de bien matriser la destination des eaux uses, afin de s'assurer qu'elles n'entrent pas en contact avec les eaux utilises pour la consommation humaine. En France, l'adduction d'eau potable dessert la quasi-totalit' de la population et les ressources auxquelles elle fait appel sont gnrale-ment bien protges contre les risques de contamination. Cependant, en milieu rural notamment, de nombreux puits particuliers sont encore' utili-ss. Ces puits, souvent peu profonds, sont particulirement exposs aux infiltrations d'eaux souilles.

    La perturbation de l'quilibre cologique d'un milieu naturel se traduit par une modification sensible de la faune et de la flore naturelles de ce milieu. Elle peut tre la consquence des rejets d'eaux uses. Dans le cas d'un rejet dans les eaux douces, l'apport supplmentaire de mati-res organiques d aux eaux uses induit un dveloppement de la flore microbienne qui se fait aux dpens des autres formes de vie. Lorsque ces apports deviennent plus importants, l'oxygne dissous-du milieu aquati-que se rarfie. On sait, en effet, que les matires organiques contenues dans un effluent donnent lieu un dveloppement important des microor-ganismes qui s'en nourrissent. Ces microorganismes utilisent l'oxygne dissous du milieu rcepteur, oxygne qui n'est plus alors disponible pour la faune naturelle de ce milieu.

    Il faut galement noter que certains composs contenus dans les eaux uses ou le produit de leur dgradation peuvent tre nocifs pour la faune et la flore du milieu rcepteur. Ainsi, l'azote organique et surtout l'azote ammoniacal peuvent, des doses trs faibles, modifier trs signifi-cativement l'quilibre d'un milieu aquatique et entraner la disparition de certaines espces de poissons. x

    Les nuisances esthtiques sont le fait des accumulations et des stagnations d'eaux uses. Elles s'accompagnent pendant les saisons chaudes de dgagements d'odeurs nausabondes provenant de la fer-mentation des matires organiques. Ces nuisances, bien qu'intrinsque-ment peu dangereuses, sont en gnral les manifestations les plus vi-dentes et les moins bien supportes des rejets incontrls d'effluents. Elles peuvent s'accompagner d'un risque sanitaire non ngligeable.

    Un dispositif d'assainissement individuel n'est acceptable que dans la mesure o il limine convenablement ces diffrents risques trs brivement voqus. Les milieux concerns par le rejet d'un assainisse-ment individuel peuvent se classer en deux groupes :

    . les rejets en surface ;

    . les rejets dans le sol, pour lesquels les degrs d'puration indispensables avant rejet doivent tre sensiblement diffrents.

    19

  • Le facteur de dilution constitue un des paramtres essentiels de la dfinition du degr d'puration pralable au rejet, Dans le cas d'un rejet sans dilution, le degr d'puration qui doit tre atteint de manire fiable par le dispositif d'assainissement est ncessairement trs lev. Il faut en particulier que les risques de prsence de germes pathognes dans les eaux soient pratiquement nuls. Un objectif aussi lev implique, dans l'tat actuel des techniques, la mise en uvre d'un procd de filtration lente conduisant une limination quasi-complte des matires organi-ques carbones et des matires en suspension.

    Lorqu'une dilution est disponible, elle est galement le plus sou-vent trs consquente, en raison des faibles volumes journaliers d'eaux uses provenant de l'assainissement individuel. Les objectifs du traite-ment peuvent tre alors plus l'imits, condition toutefois que le milieu rcepteur ne puisse donner lieu un usage de baignade ou de conchyli-culture. Dans ce dernier cas, en effet, la dilution n'est jamais suffisante pour liminer le risque sanitaire, car les coquillages concentrent les ger-mes en filtrant l'eau dans laquelle ils baignent.

    Il arrive parfois que les rejets d'assainissement puissent aboutir un cours d'eau par l'intermdiaire d'une canalisation enterre destine en principe l'vacuation des eaux pluviales. Ce mode de rejet ne peut tre acceptable que dans la mesure o il peut tre matris. Il implique donc que les branchements individuels sur le collecteur ne soient pas raliss de manire anarchique. Le degr d'puration pralable ces raccorde- ' ments doit tre dfini en fonction du milieu rcepteur concern et de ses usages, ainsi que du nombre d'usagers pouvant tre desservis par ce systme. Il doit en outre pouvoir tre contrl par les autorits sanitaires qui en ont autoris l'utilisation. On doit enfin tenir compte des risques de corrosion des collecteurs et du risque d'odeurs provenant des bouches d'gots en priode de temps sec. Le degr d'puration pralable peut varier, en fonction de ces critres, de la simple limination des matires dcantables l'oxydation des matires organiques biodgradables.

    Le rejet dans le sol permet de rsoudre la plupart des probl-mes poss par l'limination des eaux uses issues d'un assainissement individuel.

    En effet, la plupart des lments contenus dans les eaux uses domestiques et pouvant entraner une pollution des eaux sont assimils sans difficult par le sol. Ainsi, la matire organique ne constitue pas, pour le sol, une pollution. Les usages du sol rcepteur ne sont pas diminus mais parfois au contraire accrus par un apport d'lments orga-niques. Cependant, le sol ne constitue le plus souvent qu'un milieu transitoire et on doit alors se proccuper de la qualit des eaux qui le traversent et rejoignent ensuite, en s'infiltrant, les nappes d'eaux souter-raines.

    Il faut souligner que l'limination des eaux uses l'intrieur de la proprit de celui qui les a mises est le seul mode de rejet totalement

    compatible avec le caractre strictement priv de l'assainissement indivi-duel. En effet, si le droit franais prvoit le transfert des eaux naturelles d'un tiers amont sur un tiers aval, il n'autorise pas qu'on y ajoute les eaux collectes par les toitures et, plus forte raison, les eaux uses. Dans le mme ordre d'ides, le rejet sur la voie publique dans le foss d'une route par exemple, implique l'acceptation de l'autorit responsable de la gestion de cette voie publique, qui devient ainsi partiellement responsable des consquences nfastes que peuvent avoir ces eaux uses sur le milieu rcepteur.

    1.3.2. Degr d'puration pralable au rejet en surface

    1.3.3. Degr d'puration pralable un rejet dans le sol

    20

  • ^^$olani!mdicalement les eaux uses, le rejet dans le sol ^a^^primitoyi^lesrisques de nuisances esthtiques ou

    sanitaires de contamination mme pour les risques

    &*ae iGwuarpiriacion inairecie par l'intermdiaire de l'eau de : ' boisson. Eneffet, les ressources en eau potable font souvent Rappel aux eaxoMterraines, notamment dans les zones d'h-"^^^Jdip/e!S^he'^nficiant pas de distribution publique.

    i t Le sol ne peut donc en un mme point tre utilis pour ^pi/ter les eaux usrs et pour fournir de l'eau potable. L'utili-^;Ssl|$p^ rcepteur implique donc que ^^^^Wi^^M^^^W^f3 &s^?$f) finale des eaux

    im^^^S^^Kel^iMdrMvBlutionfaufmurs de cette infil-^^^f^ra^B^li^Hv&v^puftfti ' des eaux uses

    W^j^^M^I^i^Mil^6^ nfrlables. Nous verrons

    mmMlimmtiffi^

    1.4. Etat actuel de l'assainissement individuel et perspectives d'avenir

    Actuellement, l'assainissement individuel est trs souvent consi-dr comme un palliatif mdiocre l'assainissement collectif, la fois par les techniciens et par les usagers. Cette apprciation ngative est sans doute due en partie au constat du mauvais fonctionnement de nombreux dispositifs. Elle conduit au choix des dispositifs les moins coteux qui prsentent, par voie de consquence, les plus grands risques de mauvais fonctionnement.

    Une rhabilitation de l'assainissement individuel ne saurait terme se fimffer aux dispositifs nouveaux et il convient de prendre en compte les dispositifs existants, de les amliorer ou de les complter, d'aborder les problmes que posent l'entretien et la maintenance de ces ouvrages. Dans ce but, et dans le cadre d'une tude pilote ralise en 1979 dans le canton d'Amfreville-la-Campagne (11) dans le dpartement de l'EURE, l'Agence de Bassin Seine-Normandie apporte des lments intressants sur l'tat actuel de l'assainissement individuel, les souhaits des usagers et propose de faciliter le bon fonctionnement de l'assainisse-ment par une gestion collective.

    1.4.1. Etat de l'assainissement individuel dans le canton d'Amfreville-la-Campagne : F4 (3 chambres)

    3,6 (moyenne) 1 400 m2

    L'enqute a port sur 205 logements reprsentant un chantillon pouvant se caractriser de la matire suivante :

    - type de logement le plus reprsent - nombre d'occupants par logement : - surface moyenne des terrains - niveau et quipement

    . 98 % des logements possdent des WC intrieurs

    . 94 % des logements possdent une salle d'eau - consommation moyenne 79 l/habitant/jour

    Tous les dispositifs examins sont tablis en sparant les eaux vannes des eaux mnagres conformment la rglementation en vi-gueur.

    21

  • Sur le circuit des eaux mnagres, 25 % des quipements ne comportent pas de dgraisseur et lorsque cet ouvrage est mis en place, sa capacit est insuffisante dans 50 %, des cas. Cette carence, laquelle s'ajoute upe absence d'entretien, est l'origine du colmatage des dispo-sitifs de dispersion (puits filtrants ou pandages souterrains).

    Pour ce qui concerne les fosses septiques, 9 % des habitations sont dpourvues de tout dispositif, 70 % des fosses ont une capacit insuffisante et 88 % ne sont jamais vidanges.

    L'lment purateur n'est en place que dans 40 % des installa-tions et est constitu pour 75 % des cas par un filtre cheminement lent, dont l'insuffisance est vidente dans tous les cas.

    Pour ce qui est de la dispersion, 16 % des rejets se font par des puisards atteignant le sous-sol de craie ou dans des fosss sans pura-tion pralable.

    Les plateaux d'vapo-transpiration (7,3 % des cas) sont tous inefficaces et donnent lieu des coulements par les trop-pleins.

    Les pandages souterrains sont utiliss dans 58 % des installa-tions, mais sont trs souvent mal conus et sous-dimensionns dans 52 % des cas. Les eaux des toitures sont parfois diriges vers les pandages.

    Il est'trs vraisemblable que l'chantillon tudi est bien repr-sentatif de la situation actuelle de l'assainissement individuel en FRANCE.

    1.4.2. Les souhaits des usagers L'examen systmatique des quipements d'assainissement indi-viduel a permis de mener dans le mme temps une enqute d'opinion et de motivation. Elle avait pour but de faire exprimer par les.usagers leurs souhaits dans le domaine de l'assainissement, afin d'valuer les difficults auxquelles pourrait se heurter une action tendant la rhabilitation de l'assainissement individuel.

    Il est apparu clairement que pour l'usager, l'assainissement col-lectif constitue le systme de rfrence et que l'assainissement individuel ne peut tre accept sans rserve, que dans la mesure o il assure un service identique. Ce service se caractrise par la permanence de l'va-cuation, l'absence d'odeur, l'absence de sujtion d'exploitation.

    Les implications de ces souhaits trs lgitimes vont se traduire au niveau :

    - de la restitution de l'eau dans le sol, qui reprsente le facteur limitant de l'vacuation ;

    - de la qualit de l'installation des quipements et notamment des dispositifs de mise l'atmosphre des fosses et des siphons discon-necteurs intrieurs aux habitations ;

    - de l'organisation d'une structure d'exploitation capable de pren-dre en charge l'entretien de l'assainissement individuel.

    Si les deux premiers souhaits peuvent tre satisfaits par une mise en uvre de bonne qualit, le troisime,par contre implique l'inter-vention d'une structure d'exploitation. En effet, en mettant en uvre des procds simples et rustiques, on peut allger considrablement les sujtions d'exploitation ; il n'est cependant pas possible de les supprimer totalement. L'enqute montre que la ncessit d'une exploitation ration-nelle est admise par les usagers. Il semble mme que la crdibilit de l'assainissement individuel soit conditionne dans une large mesure par la possibilit offerte l'usager de raliser cette exploitation dans de bonnes conditions. // apparat ainsi que la mise en place d'une structure collec-tive d'exploitation de l'assainissement individuel constitue un lment important d'une politique tendant la rhabilitation de l'assainissement individuel.

    22

  • Concrtement, dans le canton d'Amfrevi'le, 68 % des usagers interrogs souhaitent que l'entretien et le contrle de leur assainissement individuel soit pris en charge par un organisme gr par la collectivit. Ils en accepteraient les implications financires dans 71 % des cas, sous la forme d'une redevance d'assainissement, condition cependant qu'elle ne soit pas sensiblement suprieure (moins de 10 %) celle perue pour l'assainissement collectif.

    1.4.3. La gestion collective des installations individuelles

    La gestion collective de l'assainissement individuel fait actuelle-ment l'objet d'tudes en FRANCE (12). La mise en place d'une telle

    organisation implique que soient pralablement dfinies les modalits d'intervention aux plans technique, administratif et financier.

    Techniquement, et sous rserve d'une confirmation apporte par les expriences en cours, deux types d'interventions pourraient tre prvus : la surveillance et l'entretien.

    La surveillance du bon fonctionnement implique des visites sys-tmatiques, dont la frquence sera dfinie en fonction de la nature de ces quipements. Dans le cas des fosses toutes eaux, cette frquence pour-rait tre annuelle. Pour les dispositifs quips de sparateurs de graisses, la priodicit des visites devrait tre au maximum de 3 4 mois. Un examen du dispositif d'vacuation compltera cette intervention de sur-veillance lorsque cela sera possible.

    L'entretien sera galement adapt aux types de dispositifs en service. On peut penser que l'enlvement des graisses devrait tre ra-lis au moins chaque visite de surveillance. Par contre, la vidange des fosses septiques sera ralise tous les deux trois ans, suivant la taille de la fosse et le nombre d'usagers. Cette vidange comportera l'enlve-ment des flottants et des boues, en laissant 10 20 % de la capacit en place, la fosse tant immdiatement remplie d'eau claire.

    Aux plans administratif et financier, il semble qu'on doive s orien-ter vers la mise en place d'un service communal ou intercommunal l'chelle du canton comme le souhaitent les habitants du canton d'Amfreville-la-Campagne.

    Les modalits financires permettant la prise en charge par l'usa-ger du cot du service rendu par la structure de gestion sont encore l'tude.

    En conclusion, les connaissances actuelles permettent de dfinir les conditions dans lesquelles l'assainissement indivi-duel peut atteindre les objectifs gnraux de l'assainissement qui sont :

    - d'assurer l'vacuation des eaux uses sans nuisances et sans risques sanitaires ;

    - de protger la qualit des eaux superficielles ou souter-raines.

    Pour cela, il doit faire appel des techniques utilisant dans toute la mesure du possible le sol comme milieu rcep-teur et autopurateur. Ce mode de rejet implique un condition-nement pralable des eaux uses par un dispositif de prtrai-tement simple et fiable capable de garantir la prennit de l'utilisation du sol.

    Enfin, et quelqu'en soit la rusticit, l'assainissement indivi-duel doit faire l'objet d'une exploitation srieuse qui pourrait tre facilite par la mise en place de structures de gestion collective.

    23

  • 2. Techniques de base pour l'assainissement individuel - Epuration par le sol -Prtraitement avant rejet dans le sol

    La caractristique principale de l'assainissement individuel classi-que, est la nature du milieu naturel recevant les eaux uses qui sera

    ( presque toujours le sous-sol. Ce milieu rcepteur doit tre en mesure de ' recevoir les eaux, c'est--dire de les infiltrer en permanence et de les purer avant qu'elles n'atteignent les couches protondes et les eaux souterraines auxquelles elles se mlangeront.

    Pour qu'un tel mode d'assainissement soit acceptable, il faut donc s'assurer :

    - de la capacit d'acceptation au sol milieu rcepteur vis--vis des lments contenus dans les eaux uses ;

    - de la fiabilit du procd et surtout de sa prennit, ce qui implique une prparation des eaux uses avant leur admission dans le sol.

    Un assainissement individuel est donc compos : . d'un dispositif de rejet des eaux dans le sol, dont il convient de

    vrifier l'efficacit au plan de la protection du milieu naturel et notamment des nappes d'eaux souterraines ;

    . d'un dispositif de traitement pralable au rejet, capable de rendre les eaux uses compatibles avec le bon fonctionnement des dispositifs de dispersion et d'puration par le sol.

    Le sol constitue un milieu rcepteur trs couramment utilis pour \ l'puration des eaux uses, non seulement l'chelle de l'assainisse-ment individuel, mais aussi celle des assainissements collectifs ou de l'puration de certaines eaux uses industrielles.

    Ce mode de rejet connait actuellement un regain d'intrt et a fait l'objet de nombreuses publications, dont une analyse bibliographique rcente a t faite par le Laboratoire de Microbiologie des Sols de l'Insti-tut National de Recherche Agronomique de DIJON.

    L'eau introduite dans le sol ne peut avoir que deux destinations finales :

    - l'atmosphre par vaporation directe ou vapotranspiration par les plantes ;

    - le sous-sol et les nappes souterraines profondes ou superficiel-les.

    Entre ces deux destinations, l'eau est retenue dans le sol et les lments qu'elle contient sont soumis des transformations qui peuvent tre assimiles un processus d'puration. Le schma ci-aprs (Fig. 5) rsume les principales fonctions du sol comme systme purateur des

    2.1. Epuration des eaux uses par le sol

    25

  • Fig. 5 LES DIFFERENTES FONCTIONS DU SOL SYSTEME EPURATEUR

    EVAPOTRANSPIRATION

    EAU RESIDUAIRE C-N-P- Sels

    H20

    EXPORTATIONS VEGETALES

    AERATION

    ?TT* FILTRATION

    RETENTION D'EAU

    RETENTION DE MATIERES DISSOUTES

    LESSIVAGE

    Le cheminement des minraux est reprsent par une ligne brise.

    composs organiques et minraux contenus dans les eaux uses. Par analogie avec les procds d'puration classiques, on peut examiner le devenir des principaux composs contenus dans les eaux uses, tels que

    - les matires oxydables et plus particulirement celles qui contiennent du carbone et qui sont mesures par la DBO et la DCO ;

    - les composs azots ; - certains autres composs gnants, tels que les phosphates ; - les germes pathognes.

    2.1.1. Elimination des matires oxydables

    Les matires oxydables voluent sous l'action des microorganis-mes vers des formes minrales stables. Lorsque prvalent les conditions d'arobiose, le carbone est oxyd en gaz carbonique. En cas d'anaro-biose, il volue vers des formes rduites pouvant aller jusqu'au mthane. On sait que l'volution de la matire organique est beaucoup plus rapide et beaucoup plus complte en arobiose. Il faut donc que l'oxygne ncessaire aux microorganismes arobies soit disponible dans le sol en quantit suffisante. Dans un sol utilis pour l'pandage des eaux uses, la capacit potentielle d'oxygnation journalire a fait l'objet d'estimations variant de 130 900 g/rr^/j (1 300 9 000 kg/ha). Des valeurs de transfert effectif de 50 g/m2/; ont pu tre mesures. Les microorganismes du sol reprsentent de loin la plus grande masse vivante de la plante ; un hectare de sol peut contenir 1 2 tonnes de microorganismes, soit 100 200 g par m2. A titre de comparaison, la flore biologique constituant une boue active de station d'puration reprsente 2 3 g de matires vivantes par litre. On voit donc que 2 3 m2 de sol pourraient thorique-ment assurer, dans des conditions comparables celles d'une station d'puration, l'puration biologique des matires oxydables contenues dans les eaux uses rejetes par un usager.

    26

  • Des charges de 424 kg de DCO/ha/j (42,4 g/m2/!) ont pu tre admises dans le sol avec des rendements d'puration pouvant atteindre 94 % (13). Mme dans des conditions moins favorables d'anarobiose, des valeurs de 160 kg de DCO/ha/j (14) ont t avances. Le sol pr-sente ainsi un potentiel d'puration par voie biologique considrable et on peut en dduire que l'limination d'une partie importante de la matire organique carbone contenue dans les eaux avant leur admission dans le sol prsente peu d'intrt.

    2.1.2. Elimination de l'azote L'azote contenu dans les eaux uses domestiques se trouve sous diffrentes formes : azote organique inclus dans les corps micro-biens, composs organiques solubiliss ou en suspension, azote ammo-niacal dissous. A la sortie des fosses septiques, on ne trouve pratique-ment pas de formes oxydes, nitreuses (N02) ou nitriques (N03).

    Thoriquement, l'azote est recyclable dans l'atmosphre au mme titre que le carbone puisque la fermeture du cycle de l'azote se fait par la seule dnitrification des nitrates et des nitrites. Il est d'autre part export par les vgtaux et il peut tre stock dans le sol. Un bilan prcis de l'puration de l'azote par l'pandage souterrain ne peut donc pas tre tabli.

    Fig. 6

    CYCLE DE L'AZOTE

    En raison de l'importance des composs azots pour le maintien de la qualit des nappes d'eaux souterraines utilises pour l'alimentation en eau potable, il convient d'tre attentif au devenir de l'azote dans le sol et de situer les ordres de grandeur des quantits d'azote susceptibles de s'infiltrer vers les nappes.

    Stockage de l'azote dans le sol

    Le stockage transitoire de l'azote dans le sol ne constitue pas un mode d'limination, mais il peut permettre une rtention entre deux prio-des favorables son limination par l'exportation des plantes ou la dnitrification. Il se ralise par filtration, rtention capillaire, adsorption ou humification. La filtration est particulirement efficace pour l'azote contenu dans les matires en.suspension et se ralise dans la couche superficielle du sol et notamment dans la zone de colmatage de l'pandage souterrain.

    La rtention des lments en solution est essentiellement la consquence de la capillarit et sera effective pendant les priodes s-

    27

  • ches. Dans certains cas extrmes et trs particuliers, les quantits d'azote retenues pendant ces priodes ont pu atteindre plusieurs tonnes par hectare. Cet azote sous forme nitrique ne sera libr vers la nappe que lorsque les prcipitations, suprieures l'vaporation, entraneront, par lessivage, des infiltrations profondes.

    L'adsorption qui fixe l'azote sur des particules est le fait des argiles, des hydroxydes et des composs humiques qui sont capables de retenir, par des phnomnes lectrostatiques, les particules charges se trouvant dans leur voisinage.

    L'humification est une consquence de l'utilisation de l'azote par les microorganismes pour leur croissance lorsqu'ils trouvent galement les composs carbons qui leur sont ncessaires. Cependant, il est gnralement admis que cette rorganisation du sol implique un rapport C/N suprieur 20 ou 25 qui est rarement vrifi pour des effluents domestiques.

    Minralisation de l'azote

    Le processus le mieux connu et le plus systmatiquement mis en jeu est la nitrification qui transforme l'azote organique en azote minral et en dfinitive en nitrate. La nitrification est un phnomne largement utilis dans certaines stations d'puration des eaux uses. Le premier stade est l'ammonisation qui se ralise en plusieurs tapes successives grce une microflore trs diversifie. Dans certaines conditions dfavorables l'oxydation (basse temprature, anarobiose, pH acide), la minralisation peut s'arrter ce stade et se traduire par une accumulation d'ammonia-que et sa migration vers la nappe.

    Lorsque les conditions d'arobiose sont maintenues, la minrali-sation se poursuit en deux tapes conduisant aux nitrites et aux nitrates. Les principaux agents de cette oxydation sont les bactries du genre Nitrosomonas et Nitrobacter. Elles sont arobies strictes et utilisent comme substrat carbon le gaz carbonique ou les carbonates. El'es sont particulirement sensibles aux conditions du milieu (arobiose stricte et pH compris entre 6,8 et 9). En outre, Nitrobacter est inhib par l'ammo-niaque.

    L'aration du so/ est donc une condition ncessaire la nitrifi-cation. Cependant, comme pour l'limination des matires carbones, le potentiel d'aration ne sera pas le facteur limitant, sauf bien entendu si le sol est satur en eau.

    Enfin, les basses tempratures limitent l'activit des microorga-nismes sans toutefois, sous nos climats, l'inhiber compltement.

    Dnitrification

    La dnitrification est la rduction par voie microbienne ou trs accessoirement chimique des nitrates l'tat gazeux (essentiellement N2O et N2). Ce mcanisme, qui commence tre bien matris dans certaines stations d'puration, se droule dans le sol sous des conditions bien prcises.

    Si la rduction des nitrates en nitrites peut tre ralise par de nombreuses espces microbiennes, l'obtention de l'azote gazeux (N2) est le fait d'une vingtaine d'espces seulement. Leurs proprits physio-logiques sont trs particulires. Ces microbes sont anarobies facultatifs et dnus de pouvoir fermentaire. En l'absence d'oxygne, ils se dve-loppent grce aux nitrates et aux nitrites dont ils se servent comme accepteurs d'lectrons dans leur processus respiratoire. Dans ces condi-tions, ils se dveloppent rapidement, leur aliment carbon tant totale-ment oxyd en CO2 et H2O (15).

    La prsence d'un substrat organique carbon est une condition ncessaire la dnitrification. En ce qui concerne les autres facteurs d'environnement, la temprature optimum de leur dveloppement se situe entre 60 et 65C ; cependant, le processus se ralise aux tempra-tures normales et le pH optimal est compris entre 7 et 8,6.

    28

  • La prsence d'oxygne inhibant la dnitrification a t longtemps discute. Il semble admis maintenant (16) que le phnomne est unique-ment anarobie. D'autre part, il parait acquis (17) que les processus de nitrification et de dnitrification peuvent avoir lieu simultanment dans un mme cosystme.

    Pour que l'azote soit limin par dnitrification, il faut donc que les conditions suivantes soient remplies :

    - nitrification pralable en arobiose, - prsence d'une zone anarobie, - prsence d'un substrat organique carbon. Ces conditions, qui ont fait l'objet d'exprimentations, peuvent

    tre favorises par des dispositions constructives offrant une alternance des conditions d'arobiose et d'anarobiose. La prsence de substrat carbon sera toujours assure dans les effluents issus des fosses septi-ques, ce qui pourrait ne pas tre le cas l'issue d'une puration arobie pralable trs pousse ne laissant subsister dans les effluents que des composs azots oxyds.

    Exportation par les cultures

    La prsence de vgtaux sur le sol a des effets directs et indi-rects sur le devenir de l'azote.

    L'effet direct rsulte de la rcolte de ces vgtaux ayant utilis l'azote, pour leur croissance.

    En assainissement individuel, la culture concerne sera pres-que ncessairement un gazon. On considre que cent mtres carrs de prairies temporaires peuvent exporter 4 6 kg d'azote par an, correspon-dant la quantit rejete dans les eaux uses d'un usager. En fait, cette quantit d'azote sera le plus souvent largement fournie au sol sous forme d'engrais et l'exportation de l'azote apporte par les eaux uses sera sans doute trs faible.

    L'effet indirect des vgtaux peut tre plus important en favori-sant les phnomnes de nitrification-dnitrification. En priode sche, l'vapotranspiration due au couvert vgtal abaisse l'humidit du sol, favorisant les effets de rtention et de nitrification. Les racines des vg-taux favorisent l'aration du sol et peuvent fournir, par leurs exsudats, du carbone synthtis par les plantes et utilisable pour la dnitrification.

    Dilution par les eaux naturelles

    La notion de dilution est essentielle pour apprcier les cons-quences d'un rejet d'eaux uses sur la qualit d'un milieu rcepteur. Quelque soit l'efficacit de l'autopuration du sol, certains composs vont gagner les eaux souterraines considres comme un milieu rcepteur dont il convient de conserver l'usage principal qui est celui de l'alimenta-tion en eau potable. Cet usage est actuellement de plus en plus compro-mis par un accroissement des concentrations en azote et en particulier en nitrates.

    Les eaux uses sortant d'une fosse septique et admises dans un systme de dispersion par le sol peuvent contenir de 60 100 mg/l d'azote.

    La concentration en azote tolre par les normes de potabilit des eaux livres la consommation est de 10 mg/l*. Dans l'hypothse la moins optimiste o les processus de dnitrification seraient inoprants, le facteur de dilution par les eaux naturelles devrait tre compris entre 6 et 10. Pour un rejet de 100 litres d'eau par usager et par jour, soit 36,5 m3

    par an, l'apport pluviomtrique devrait donc tre compris entre 182 et 328 m3 par an. (36,5 x 5) ou (36,5 x 9).

    * Normes conseilles par l'Organisation Mondiale de la Sant.

    29

  • Sur la base d'une pluviomtrie efficace de 200 mm par an, gnralement atteinte et souvent dpasse dans de nombreuses rgions en France, la surface d'infiltration concerne devrait tre comprise entre 328 000/200 = 1640 m2 et 182 000/200 = 910 m2. Ainsi, dans ces conditions, le maintien de la qualit au plan de l'azote, d'une nappe souterraine alimente exclusivement partir d'une zone urbanise des-servie par l'assainissement individuel, impliquerait des surfaces de terrain comprises entre 4 000 m2 et 6 500 m2 par logement. De ce calcul trs lmentaire, on peut tirer deux types d'indications permettant de situer des ordres de grandeur. D'une part, la protection des captages implique des primtres de protection tendus, l'intrieur desquels une urbani-sation faisant appel l'assainissement individuel doit tre exclue. D'autre part, l'assainissement individuel d'un habitat dispers, dont la densit est nettement infrieure 6 10 habitants par hectare (600 1 000 habitants au km2), ne peut tre mis en cause'significativement dans l'accroisse-ment des taux de nitrates dans les eaux souterraines.

    En fait, l'accroissement inquitant de la teneur en nitrates d'un certain nombre de nappes a d'autres origines beaucoup plus significati-ves. Il n'en reste pas moins vrai que l'azote apport par l'assainissement individuel vient s'ajouter celui de ces autres origines et qu'il convient d'en limiter les rejets en favorisant le droulement des processus d'li-mination prcdemment voqus.

    On sait que les eaux uses sont susceptibles de contenir en solution de trs nombreux composs organiques ou minraux plus ou moins gnants. Dans les eaux rsiduaires d'origine domestique, ces composs sont en quantits faibles et seront gnralement retenus par le sol grce aux phnomnes d'adsorption. Nous en retiendrons cependant deux types, dont les teneurs peuvent tre relativement plus importantes et qui sont les composs phosphores et le sodium. On sait en effet que le phosphore provient surtout des additifs contenus dans les dtergents largement utiliss au niveau domestique et que de fortes quantits de chlorure de sodium peuvent tre rejetes par les utilisateurs d'adoucis-seurs d'eaux mnagers.

    La capacit des sols retenir le phosphore est bien connue (17) et serait relie principalement la prsence d'aluminium, de fer sous forme d'hydroxydes, et de calcium. Les quantits de phosphore absorba-bles par le sol pourraient varier de 664 6 305 kg par ha pour un sol sableux 5 190 16 565 kg pour des limons ou des limons argileux pour une profondeur de sol intresse d'environ 1 m. Le devenir du phosphore dpendrait (18) en partie du rapport C/P. Lorsque ce rapport dpasse 225, la totalit du phosphore serait utilise par les microorganismes. Les meilleures conditions d'arrt du phosphore contenu dans les eaux uses ne sont pas celles de l'pandage souterrain, compar une aspersion par exemple. Cependant les risques d'infiltration dans les nappes paraissent faibles.

    En ce qui concerne le chlorure de sodium, il convient de rappeler que les concentrations acceptables dans les eaux potables sont relative-ment leves. Les risques de contamination des nappes par le chlorure de sodium contenu dans les eaux uses sont donc pratiquement nuls. Par contre, les effets du sodium sur la dstructuration des sols argileux sont bien connus et peuvent acclrer le colmatage des dispositifs d'pan-dage.

    2.1.4. Devenir des germes Le devenir des germes contenus dans les eaux uses admises pathognes dans le sol constitue une proccupation majeure, le rle principal de

    l'assainissement tant d'assurer la protection sanitaire des individus. Le tableau ci-aprs rappelle les dures de survie cites dans la

    littrature (19) qui montrent les variations extrmement importantes, allant de quelques jours pour les kystes d'amibe Entamoeba Histolytica 6 ans pour les ufs diAscaris.

    2.1.3. Devenir des autres composs gnants

    30

  • Service des germes dans le sol

    Germes considrs

    Entamoeba Histolytica

    Oeufs d'Ascaris '

    Salmonella

    Conformes fcaux

    Entrovirus

    Survie dans le sol

    8 jours

    6 ans

    9 mois

    6 mois

    12 jours

    Source

    DUNLOP (1968)

    POUND et CRUES 1973

    VAN DONSELet AI 1967

    EDMONDS 1976

    DUNLOP 1968

    De nombreux facteurs influencent la survie des germes dans le sol, tels que l'humidit, le pH, la richesse organique et surtout la tempra-ture.

    Les rsultats de ces tudes confirment l'efficacit de la technique de la filtration lente. Cette technique, utilise dans les anciennes stations de traitement des eaux potables et conserve dans certains, pays, permet d'obtenir des eaux bactriologiquement trs pures, partir des eaux de rivires. Dans les couches suprieures du matriau filtrant, constitu par du sable, se dveloppe une membrane biologique extrmement active comparable celle qui prolifre dans la zone colmate d'un pandage souterrain.

    En fait, la dure de survie des germes pathognes dans le sol n'est pas une donne essentielle puisque ces germes ne peuvent entrer en contact avec les individus tant qu'ils restent dans le sol. Par contre, il est beaucoup plus important de connatre leurs dplacements dans l'es-pace et de dfinir le pouvoir d'arrt du sol vis vis d'eux.

    2.1.5. Pouvoir d'arrt du sol, mouvement des bactries et des virus dans le sol.

    Les parasites, dont la taille est en gnral plus leve que celle des autres germes, sont bien arrts par le sol. Cependant, dans les pays tropicaux, les larves d'ankylostomes (20) peuvent remonter la surface pendant les priodes humides lorsqu'elles sont mises moins de 0,60m du niveau du sol.

    Plusieurs tudes (21-22) ont t ralises pour apprcier le mouvement des bactries dans le sol partir d'pandages souterrains en fonctionnement. En laboratoire (28), la figure 7 montre l'volution du taux de germes conformes fcaux et streptocoques fcaux aprs passage d'un effluent issu d'une fosse septique sur deux colonnes de sol de 60 cm d'paisseur (sable limoneux). Sur la colonne 1, recevant 10 cm d'eau par jour, le taux d'limination est faible pendant prs de trois mois, puis s'accrot trs rapidement aprs l'installation d'une zone de colmatage. Pour la colonne 2, recevant 5 cm d'eau par jour, le taux d'limination est lev ds la mise en service, et il s'accrot encore aprs l'installation de la zone colmate.

    Fig. 7 ELIMINATION DES COLIFORMES FECAUX PAR UN FILTRE A SABLE

    nbre de bactries par 100 ml (units logarithmiques)

    charge hydraulique 10 cm/j

    5 cm/j o

    180 temps en jours

    31

  • Ces rsultats sont confirms par une tude ralise in situ (24) laquelle se rapporte le schma suivant.

    3

    "D

    f 15

    | 45 cm

    '* zone colmate : v

    Fig. 8

    ELIMINATION DES GERMES TESTS DANS UN SOL SABLEUX

    GERMES pour 100 ml ou 100 mg de SABLE

    Streptocoques Conformes Conformes fcaux fcaux totaux

    i

    < 200

    160.000

    54.000

    !V_ < 200 i

    t < 200

    \ _ < 200

    < 200

    1.900.000

    4.000.000

    .17.000

    < 200

    700

    < 600

    5.700.000

    23.000.000

    23.000

    < 600

    1.800

    Germes totaux 106

    0,6

    30

    4.400

    67

    37

    28

    Par ailleurs, RENEAU et al. (23) tudiant le dplacement latral des conformes fcaux dans un pandage souterrain aprs une fosse septique constatent une rduction de 2 U.log. pour un dplacement compris entre 0,53 et 1,5 m et 4 U.log. entre 6 et 12,5 m pour des doses de 0,7 4,6 cm par jour, trs suprieures celles appliques dans un assainissement individuel.

    Le pouvoir d'arrt du sol envers les virus serait essentiellement d l'adsorption de ces lments sur les particules du sol. Des essais (24) raliss partir d'effluents de fosses septiques enrichis en virus polio, type 1 (Fig. 9) font tat d'une limination complte sur une colonne de sable de 60 cm recevant 5 cm d'effluent par jour, pendant plus d'un an. L'augmentation de la charge hydraulique 50 cm par jour se traduit par une diminution trs sensible de l'efficacit. Une autre exprience ralise avec un sable limoneux calcaire fait apparatre une adsorption presque complte des virus dans les cinq premiers centimtres de sol, malgr des charges hydrauliques variant de 15 55 cm par jour.

    Fig. 9 RETENTION DU VIRUS POLIO DANS UNE COLONNE DE SABLE

    log 10 pfu/ml 4

    5 |

    4

    3

    2

    1

    0J

    charge hydraulique 5 cm * 50 cm o Titre d'origine

    Valeur indicative

    t^ cm 10 20 30 40 50 60

    32

  • La dsorpt ion des virus n'tait ob tenue qu 'aprs appl icat ion d'eau dminral ise. Aprs 5 jours de desschement du sable, cet te dsorpt ion n'tait pas obtenue.

    En conclusion, le sol prsente une capacit d'acceptation d'effkients qu'origine domestique trs importante, tant en ce qur concerne* Ves; lments organiques carbons que les

    t micro-etemektsfettles germes M.J. HAUSEL et R.E. MACH- i MEIER (25)}$pkrii/$$un dispositif fonctionnant dans de bon-?y nes*conitioft(>sol non sature) font tat des rsultats sui-

    4 'aots ' '

    r Efficacit de I pandage

    Paramtres

    ^>^zote , r totaf (mg/1)

    N-NH4(mg/l)

    '- , ' N-N03(mg/I)

    f Pljioiphpre totaT(mg/l)

    Eau brute

    270 400

    < 300 400

    . 106 108

    f

    .Non dtermine

    100 a 150

    60 120

    1

    10-40

    Sortie fqsse septique

    140..,V7"5;\-

    45;-''65'

    I03 ro6

    I05 107

    50 60

    30 60

    1

    10-30

    Prlvements effectus sous l'pandage

    ;0-,30 m 0,90 m

    9 -','

    0

    O 102

    O 103

    traces 60

    traces 40

    traces 10

    Traces

    trace 20

    trace 1

    Pour ce qui concerne l'azote, l'pandage souterrain n'est sans doute pas la meilleure faon d'utiliser les capacits pura-trices du sol, cependant en dehors des zones denses et ta-blies sur des nappes d'eaux souterraines, l'pandage des eaux uses de l'assainissement individuel comporte peu de risques de contamination de ces nappes

    On peut donc raisonnablement admettre que la capacit puratrice du sol.ne constitue pas un facteur limitant lorsqu'elle estutiBse dans de bonnes conditions.

    ' . "

    Une charge hydraulique infrieure 1 cm par jour, corres-pondant une surface d'infiltration de 10 m* par usager, de-vrait garantir d'excellentes conditions d'puration.

    Le problme pos par l'assainissement Individuel se situe donc au niveau de la possibilit d'utilisation de cette capacit potentielle d'puration. Cela implique d'une part la prparation de l'effluent pour le rendre apte son absorption par le sol, d'autre part un dimensionnement et la mise en uvre convena-ble de l'pandage souterrain.

    33

  • 2.2. Prtraitement des effluents avant pandage

    L'admission des eaux brutes dans un dispositif d'pandage sou-terrain se traduirait par des dpts de matires en suspension qui auraient pour consquence un colmatage quasi-immdiat du dispositif. Il est donc ncessaire de prvoir un traitement pralable de l'effluent, qui a pour but de le rendre compatible avec une infiltration dans le sol. .

    Le dispositif le plus connu et le plus utilis est la fosse septique. Invente par le Franais Jean-Louis MOURRAS de VESOUL, en 1871, la fosse septique est utilise dans la plupart des pays du monde (26). Elle remplace les fosses tanches ou les systmes de tinettes, ds qu'une alimentation en eau suffisante est disponible pour satisfaire la consomma-tion en eau qu'impliquent des habitudes d'hygine modernes. Dans la plupart des pays niveau de vie comparable la France, les fosses septiques reoivent l'ensemble des eaux vannes et mnagres.

    Bien qu'il s'agisse d'un quipement particulirement simple et rustique, on peut en rappeler les principales caractristiques en abordant :

    - le principe de son fonctionnement, - son dimensionnement le plus souhaitable, - les principales dispositions relatives sa mise en uvre, - les quipements complmentaires qui lui sont ventuellement

    associs, - le procd d'puration arobie qui peut lui tre substitu.

    2.2.1. Principe de fonctionnement de la fosse septique

    Deux types de processus sont mis en jeu dans une fosse septi-que :

    la dcantation qui permet de sparer les particules dont la densit est diffrente de celle de l'eau,

    la fermentation des boues dcantes et accessoirement du liquide qui conduit une destruction et une liqufaction partielle des composes organiques dgradables et donc une diminution de la masse des boues et de la matire organique contenue dans les eaux uses.

    La dcantation est largement utilise dans tous les procds d'puration des eaux uses. Elle est base sur le fait que dans une cuve contenant un liquide charg de matires en suspension, les particules plus denses que l'eau sdimentent (Fig. 10), tandis que les particules moins denses s'accumulent en surface. Cette sgrgation tend tre complte lorsque le liquide est en repos pendant un temps trs long, elle est par contre fortement perturbe lorsque le liquide est en mouvement. Dans une fosse septique, la dcantation sevalise par phases successi-ves. Pendant les phases d'alimentation de la fosse, il n'y a pas de sparation des particules dans le volume proche du point d'entre des eaux et dans une moindre mesure, proximit du point de sortie, il peut y avoir au contraire une remise en suspension des particules pralablement sdimentes. Entre les phases d'alimentation, la dcantation joue par contre pleinement son rle. Pour un ouvrage fonctionnant dans de telles conditions, il faut donc que la perturbation hydraulique soit aussi faible que possible proximit immdiate du point de sortie du liquide.

    Fig. 10 SCHEMA DE PRINCIPE D'UNE FOSSE SEPTIQUE

    v/;//;;;/.

    34

  • . Pour cela, un assortissement hydraulique de l'amont vers l'aval peut tre obtenu simplement par un dispositif de cloisonnement intrieur. Il faut aussi viter qu'une partie importante des matires sdimentes et flottes ne soit remise en suspension. Le volume consacr la rtention des boues et des matires flottantes doit tre suffisamment grand et le rester entre deux oprations de vidange. La fermentation est le fait des microorganismes anarobies utilisant les matires organiques biodgra-dables, les uns et les autres tant contenus en permanence dans les effluents bruts. Bien que beaucoup moins reprsentes dans le milieu naturel que les flores arobies, ces flores anarobies participent large-ment au recyclage des composs organiques.

    Pour les eaux uses, on considre gnralement que les fermentalions anaro-bies mettent en jeu deux groupes de microorganismes. Le premier groupe transforme les composs organiques complexes en acides organiques plus simples. Il est constitu par des bactries anarobies ou anarobies facultatives contenues en grande partie dans les eaux uses. Le second groupe transforme les acides organiques forms par le premier groupe en gaz carbonique et en mthane. Il- est constitu par des bactries anarobies strictes. Ces bactries qualifies de mthanifres sont celles qui dgradent l'acide actique et l'acide propionique en mthane. Leur taux de croissance est trs faible, surtout aux tempratures infrieures 20C. Les gaz produits comprennent du mthane, du gaz carbonique, mais aussi le plus souvent de l'anhydride sulfureux (H2S) en quantit plus ou moins importante, qui confre ces gaz de digestion une odeur dsagrable. L'efficacit des fermentations anarobies se traduit par une liqufaction partielle des boues, donc par une rduction de leur volume. .On sait que ces fermentations peuvent tre considrablement ralenties par de nombreux facteurs, dont les plus couramment cits sont les variations de pH, les produits toxiques, les basses tempratures. Il est donc indispensable que le temps de sjour des boues dans une fosse septique soit trs long (il sera gnralement de 2 3 ans) Ces fermentations affectent donc surtout les matires dcantes, dont les temps de sjour dans la fosse sont longs. Par contre, les matires organiques solubles du liquide interstitiel sont peu dgrades.

    Les gaz de digestion produits au sein de la boue vont se dgager sous forme de bulles et atteindre la surface du liquide. Ces bulles de gaz entranent dans leur ascension des particules de boues qui ensemencent en permanence la couche liquide et viennent s'accumuler pour une priode plus ou moins longue en surface. Ces boues rejoignent ainsi les particules lgres et en particulier les graisses qui ont gagn la surface ds leur admission dans la fosse. Il se form une couche flotte appele chapeau de digestion qui s'accumule la partie suprieure de la fosse, fl est ncessaire de prvoir, dans les dispositions constructives d'une fosse septique, la place ncessaire cette couche flotte qui peut atteindre Jusqu' 20 25 cm. Il faut cependant noter que ces graisses, consti-tues par des produits organiques biodgradables et ensemences en permanence par les boues du fond, se dcomposent lentement et se liqufient progressivement. // n'y a donc aucune raison de ne pas admettre les graisses dans la fosse septique, condition bien entendu que le volume de la fosse et plus particulirement celui rserv aux matires flottantes soit suffisamment grand pour que leur rtention soit efficace.

    Dans les dgraisseurs de petite capacit, la rtention des particules flottantes est priodiquement perturbe, soit par des dbits importants (vidange des baignoires), soit par des arrives d'eau chaude (machines laver) qui dissolvent une partie des graisses.

    Les.changes entre les boues dcantes et ie liquide surnageant entranent la solubilisation d'lments de dcomposition et conduisent un enrichissement de cette phase liquide. Il n'y a donc pas lieu d'attendre une diminution importante des concentrations en DB05 ou en DCO du liquide entre l'amont et l'aval d'une fosse septique. Les valeurs couramment cites par la littrature et celles mesures l'aval des fosses septiques -toutes eaux font tat de concentrations voisines de 100 250 mg/l pour la DB05 et 50 120 mg/i pour les matires en suspension. Les concentrations en DB05 et DCO sont videmment plus leves lorsque les volumes d'eau utiliss sont sensiblement plus faibles : les concen-trations l'entre de la fosse tant de ce fait plus leves. Ces chiffres traduisent cependant mal les modifications apportes par, la fosse septique aux caractristiques des effluents. L'aspect de l'effluent sortant d'une fosse septique reste trs dsagrable en raison de sa couleur et de son odeur. Il reste galement trs charg au plan bactriologique, en raison notamment des courts-circuits hydrauliques invitables dans la fosse

    L'volution du pH de la fosse vers une acidit trs marque n'est pas ncessaire-ment lie ia qualit des eaux brutes, mais peut tre provoque par le blocage des fermentations au premier stade de dcomposition des matires organiques complexes en acides organiques. Elle est le plus souvent observe dans la phase initiale de mise en service d'une fosse. Elle peut galement se manifester et persister dans une fosse de trop faible capacit.

    A des tempratures infrieures 10C, les fermentations anarobies sont prati-quement inhibes. Cependant, sous nos climats, la fosse septique enterre est thermique-ment bien protge et la temprature des eaux qu'elle reoit, et en particulier celle des eaux mnagres, est toujours comprise entre 18 et 40C ; le problme ne se pose donc pas. Une tude canadienne montre que la temprature des fosses septiques reste suprieure 10C, mme lorsque les sols sont soumis a de longues priodes de gel (27).

    35

  • Pour ce qui concerne les produits toxiques, il existe de nombreu-ses ides reues qui ne rsistent pas un examen srieux et qui concer-nent surtout les antibiotiques et les produits mnagers, tels que les dtergents et l'eau de javel. Il est certain que l'introduction de ces pro-duits dans les fosses septiques n'est pas de nature faciliter le dvelop-pement des fermentations bactriennes. Cependant, il convient de ne pas en exagrer l'importance en situant bien les ordres de grandeur des phnomnes. Par exemple, pour ce qui concerne les antibiotiques, il est bien vident que leur spectre d'activit ne saurait couvrir toutes les espces nombreuses constituant la flore puratrice. Ils seront donc sans effet notable sur le fonctionnement de la fosse septique.

    Pour les dtergents, leur biodgradabilit obligatoire depuis de nombreuses annes, permet de considrer le problme comme rgl. Enfin, pour l'eau de javel et les produits dsinfectants, des re|ets massifs (plusieurs litres d'eau de javel par exemple) peuvent perturber momenta-nment la flore puqatrice. Il faut cependant remarquer que ces produits sont solubles et ne se mlangent donc que trs partiellement avec les boues et les flottants qui sont le sige de fermentations. Il est donc parfaitement inconcevable que le rejet de produits toxiques puisse aboutir une strilisation des boues contenues dans une fosse septique. L'ap-port de matires organiques tant continu, les germes non affects par les toxiques et ceux apports en permanence par les eaux uses vont renouveler la flore trs rapidement. Il n'y a donc pas de rserve srieuse pouvant tre oppose l'admission de l'ensemble des eaux domesti-ques dans la fosse septique. L'utilisation d'une fosse septique est par-faitement compatible avec l'emploi des produits d'entretien classiques.

    Par contre, et compte tenu de leurs caractristiques voques au chapitre prcdent, les eaux mnagres ne sauraient tre admises dans un dispositif d'pandage sans avoir fait l'objet d'une dcantation prala-ble. Cette dcantation ne peut tre mieux assure que par une fosse septique de grand volume. La trs grande majorit des pays qui ont rglement l'utilisation de fosses septiques prvoit l'admission de l'en-semble des eaux vannes et mnagres dans ces fosses.

    Enfin, il existe des produits industriels vendus dans le but d'am-liorer le fonctionnement des fosses septiques. Ces produits seraient composs, soit uniquement de germes lyophiliss, soit de germes et de sels nutritifs, lis auraient pour but d'acclrer les phnomnes biologi-ques. Ces produits ne sont certainement pas nuisibles au fonctionnement des fosses, par contre, leur efficacit relle reste dmontrer. Les tudes exprimentales (28), peu nombreuses il est vrai, ralises sur ces pro-duits ne sont pas dmonstratives.

    Les manifestations de mauvais fonctionnement des fosses septi-ques se traduisent pour l'usager, soit par des manations de mauvaises odeurs, soit par une absence d'coulement en un point du dispositif, en amont ou en aval de la fosse. Les mauvaises odeurs sont toujours lies un dfaut de ventilation ou un abaissement du niveau d'eau dans un siphon assurant l'isolement hydraulique, ou encore des circonstances atmosphriques particulires (inversion de temprature) rabattant les gaz de digestion vers le logement. Les obstructions des canalisations sont le plus souvent le fait, soit des graisses figes dans la canalisation d'amene la fosse septique, soit des matires en suspension non dcantes dans lajosse et colmatant l'pandage. Dans ces deux cas, la flore puratrice ne semble pas devoir tre mise en cause.

    2.2.2. Dimensionnement et dispositions constructives de la fosse septique

    Deux types de paramtres peuvent conduire au dimensionne-ment de la fosse septique : la priodicit des vidanges lie la production des boues et la dcantation des matires en Suspension conditionne par l'amortissement hydraulique de la fosse.

    36

  • Volume de la fosse

    Par rfrence aux chiffres de production de boues gnralement admis pour les stations d'puration des eaux uses domestiques, on peut estimer 25 g par usager et par jour la masse exprime en extrait sec squestr dans une fosse septique. Ce chiffre tient compte d'une pro-duction de boue minralise de 35 g par usager et par jour et d'une perte de 10 g (100 mg/l dans 100 I) par l'effluent sortant de la fosse. Avec cette hypothse, et en supposant que la concentration des boues dans la fosse soit gale 50 g/l, ont peut prvoir que le volume occup par les boues sera d'environ 0,5 I par usager et par jour. La desserte d'une famille de 4 personnes pendant 1 an conduit un volume occup par les boues de 0,5 x 4 x 365 = 730 l. Pour une priodicit de vidange d'environ deux ans et un encombrement maximum de ta moiti de la capacit de la fosse, on voit que le volume total d'une fosse devrait tre d'environ 3 m3

    pour quatre usagers.

    Par ce calcul thorique, la production de boues est sans doute surestime Les valeurs cites par M. BRANDES (29.30) situent les volumes de boues par habitant entre 0.18 et 0,30 l par pur et par usager. Il est intressant de noter que d'aprs cette tude, la quantit de boues relative aux eaux uses mnagres reprsenterait moins de 20 % de l'ensemble des boues. D'aprs ce mme auteur (30). l'intervalle entre deux vidanges pourrait tre compris entre 3 et 5 ans, lorsque le volume de la fosse septique est compris entre 2 800 et 3 800 l pour la desserte de 4 8 usagers.

    Accumulation des boues dans une fosse septique (d'aprs BRANDES)

    Nombre de chambres de l'habitation

    Nombre de personnes

    Volume de la fosse (en litres)

    1 compartiment 66 % (en litres)

    2 compartiment 33 % (en litres)

    Profondeur utile de la fosse (en mtres)

    Hauteur maximum des boues dans le premier compartiment (en mtres)

    Volume des boues (en litres)

    Intervalle entre deux vidanges en annes

    /

    2

    4

    2 840

    1 890

    950

    1.22

    0,97

    1 500

    5

    3

    6

    3410

    2 270

    1 140

    1,22

    1.04

    ! 940

    4,2

    4

    8

    3 790

    2 520

    1 270

    1.22

    1,07

    3,6

    r Cet intervalle parat cependant trop long car il implique un remplissage presque

    complet du premier compartiment par les boues (0,97 1.07 pour 1,22 m de profondeur utile). Un encombrement limit la moiti de la hauteur ramnerait cette priode 2 ans. ce qui parait beaucoup plus souhaitable.

    On peut envisager de rduire le volume des fosses septiques de 30 40 % en acceptant des frquences de vidange plus importantes. Cependant, la rduction du volume consacr la rtention des boues se traduit par une liqufaction moins complte des boues et donc par une masse rsiduelle plus leve et un encombrement augment dans les mmes proportions.

    On peut ainsi estimer qu'une fosse de 2 m3 desservant quatre usagers devrait tre vidange deux fois plus souvent qu'une fosse de 3 nr utilise dans les mmes conditions.

    37

  • Amortissement hydraulique - Cloisonnement de la fosse

    Le cloisonnement de la fosse parat tre une disposition cons-tructive (Fig. 11) importante pour la qualit du fonctionnement, et en particulier pour la rtention des matires en suspension. Le principal effet recherch est l'amortissement hydraulique des dbits de pointe instanta-ns qui doit viter la remise en suspension des boues proximit imm-diate de la sortie de l'effluent trait. On considre gnralement qu'un

    Fig. 11 AUTRE DISPOSITION DE .FOSSE SEPTIOUE

    -m m .&M ventilation

    ~7T. Vf O

    cloisonnement mnageant deux lments est suffisant. Le volume du premier compartiment reprsente, les deux tiers du volume total. Les deux compartiments sont spars par une cloison communiquant par d^s orifi-ces situs entre les 3/5 et les 2/3 de la hauteur utile, mesure partir du fond. Dans certaines conditions, l'utilisation de deux fosses places en srie peut s'avrer plus avantageuse au plan conomique (Fig. 12). Dans ce cas, le volume de la premire fosse doit tre au moins les 2/3 du volume total (une fosse de 1,5 m3 et une fosse de 1 m3 ou deux fosses identiques de 1,5 m3).

    Fig. 12 INSTALLATION DE 2 FOSSES SEPTIQUES EN SERIE

    Le graphique fig.13 est extrait d'une tude comparant les rsul-tats obtenus par des fosses prsentant un ou deux compartiments. Il semble que la qualit de l'effluent soit sensiblement meilleure lorsque la fosse est cloisonne. On note cependant l'importance des variations de la qualit des effluents sortant des fosses, quelque soit le nombre des compartiments et qui est due l'irrgularit des dbits.

    38

  • Fig. 13

    EFFET DU CLOISONNEMENT SUR LA QUALITE DE L'EFFLUENT

    DBOS mg/l

    MES mg/l

    400 -

    100 -

    200

    100 -

    0

    /

    1 \ ,\ Aeffluent ! ' x #\Ai

    \v. A H \ X

    juin juillet aot

    Entre _.

    Sortie j ~ ~

    juin juillet aot

    1 compartiment 2 compartiments

    D'autres valeurs cites par BRANDES (30), partir d'une fosse toutes eaux desservant 11 personnes, montrent que la concentration en DCO du liquide passe de 1 424 mg/l dans le premier compartiment 448 mg/l dans le second et le taux de MES passe de 760 mg/l 65 mg/l. Le volume des boues accumules dans le premier compartiment repr-sente environ 80 % du volume total des boues.

    Toutes les fosses septiques actuellement mises en uvre ne prsentent pas de cloisonnement ; elles ne comportent souvent que deux courtes cloisons syphodes l'entre et la sortie des effluents (Fig. 14). On peut penser que de telles dispositions ne sont acceptables que pour des fosses de grandes capacits (au moins 3 m3).

    Fig. 14 DISPOSITIONS DES CLOISONS SIPHOIDES

    - - f i 1 sortie

    Autres dispositions constructives

    Les autres dispositions constructives principales concernent : la hauteur minimum d'eau utile de la fosse, les dispositifs d'entre et de sortie, . la ventilation, . l'accs la fosse pour la vidange. La hauteur minimum utile de la fosse est si possible gale

    1,2 m et ne sera jamais infrieure 1 m. La hauteur totale de la fosse doit mnager une revanche d'au moins 25 cm entre le plan d'eau et la couverture.

    Le dispositif d'entre est constitu par un coude plongeant d'en-viron 30 cm au-dessous de la surface du plan d'eau. Ce coude a pour but de limiter la remonte des gaz de digestion dans les canalisations

    39

  • l'intrieur de l'habitation. Un vent assurant l'vacuation des gaz de digestion qui pourraient s'y accumuler est mnag la partie suprieure de la canalisation.

    . Le dispositif de sortie est gnralement constitu par un T plon-geant galement d'environ 30 cm.

    Certaines dispositions constructives canadiennes notamment, prvoient la mise en uvre d'un siphon de chasse l'aval immdiat de la fosse. Ce dispositif hautement souhaitable pour assurer un meilleur fonc-tionnement de l'pandage souterrain ne semble pas devoir s'imposer l'chelle d'une habitation et est rserv aux fosses de grandes capacits.

    La ventilation aura pour but d'assurer l'vacuation des odeurs des gaz de digestion, sans occasionner de nuisances. Il convient de rappeler que la prsence de composs mal odorants dans les gaz de digestion n'est pas un signe de mauvais fonctionnement. Le phnomne des odeurs fait appel une notion de seuil de concentration dont le niveau de perception varie d'un individu un autre. On diminue les risques d'manations d'odeurs en vacuant cet air le plus loin possible des ouvertures de la maison. Cette ventilation est assure classiquement par la canalisation de descente des eaux uses, qui est alors prolonge jusqu'au niveau du toit (Fig. 15). Si ce n'est pas le cas, il est ncessaire de mettre en place une canalisation de ventilation haute aboutissant au niveau du toit et exerant par un tirage la manire d'une chemine une extraction continue des gaz de digestion. Cette ventilation haute doit ncessairement tre associe une ventilation basse qui peut tre combine avec l'aration du dispositif d'pandage. Rappelons que les canalisations de collecte l'intrieur de l'habitation doivent avoir une section et une pente suffisante pour viter leur mise en charge qui peut provoquer le dsamorage des siphons et tre l'origine de la propaga-tion des mauvaises odeurs dans le logement.

    Fig. 15 ASSAINISSEMENT D'UNE MAISON - VENTILATION

    L'accs la fosse doit bien entendu rester possible. Il permet d'effectuer la vidange des boues. Pour cela, il est ncessaire de prvoir deux tampons au niveau de l'entre et de la sortie. La couverture peu esthtique de la fosse sera le plus souvent masque, au moins partielle-ment, par un massif de fleurs ou par du gazon. Il n'est sans doute pas raliste d'exiger que les tampons d'accs la fosse restent dcouverts en permanence, lorsque la priodicit d'intervention sur une fosse de bonne

    40

  • capacit peut atteindre 3 5 ans. Il convient, par contre, d'attirer l'atten-tion des usagers de l'assainissement individuel sur la ncessit de reprer, avec un minimum de prcision, l'emplacement de leur fosse septique, en prvision des interventions d'entretien. Dans le but de faciliter la surveillance et les oprations de vidange, il serait souhaitable que les fosses septiques soient quipes d'un dispositif standardis, du type raccord pompier, permettant une vidange sans qu'il soit ncessaire de dgager les tampons d'accs.

    2.2.3. Equipements annexes ou Les installations d'assainissement individuel utilises en France complmentatires de la fosse mettent en uvre un certain nombre d'quipements annexes ou compl-septique mentaires aux fosses septiques et dont on peut sans doute faire l'cono-

    mie l'avenir. Ce sont : - le dgraisseur, - le lit bactrien et le filtre cheminement lent, - le plateau absorbant, - le biodiffuseur.

    Le dgraisseur install la sortie des eaux mnagres consti-tue, pour beaucoup d'installations en service, le seul traitement appliqu ces eaux avant leur admission dans l'pandage souterrain. Pour qu'un tel quipement puisse tre vritablement efficace, il faudrait que ses dimensions et sa conception soient pratiquement celles de la fosse septique prcdemment dcrite. En effet, cet ouvrage reoit avec les eaux de bains notamment, les dbits de pointe les plus levs. La stabilit de la couche flotte, dans laquelle s'accumulent les graisses, est particulirement perturbe pendant la dure des dbits de pointe. Elle est galement affecte par les arrives d'eau chaude provenant des machi-nes laver le linge et la vaisselle, qui remettent en solution les graisses pralablement arrtes par l'ouvrage. S'il est difficile d'apprcier l'intrt que reprsente un sparateur des graisses de 200 I situ l'amont d'une fosse septique de 2 ou 3 m3, on peut par contre facilement en prvoir les inconvnients qui se situent surtout au niveau de l'exploitation. Les graisses et les matires dcantes retenues dans cet ouvrage sont bio-dgradables et soumises comme telles aux fermentations. En l'absence d'une ventilation suffisante, ces fermentations sont l'origine de mauvai-ses odeurs dgages dans les salles de bains et les cuisines.

    Cependant, certains spcialistes et notamment ceux de la Chambre Syndicale Nationale des Entreprises et Industries de l'Hygine Publique considrent que cet quipement est souhaitable, voire indispen-sable, pour un bon fonctionnement de la fosse septique (32) ; ils propo-sent donc son installation sur la canalisation de collecte des eaux issues des cuisines. Il appartiendra la nouvelle rglementation en cours d'ta-blissement de conseiller ou d'exiger la mise en place d'un dgraisseur qui peut viter l'obstruction de la canalisation d'amene des eaux de cuisine la fosse septique, lorsque celle-ci est loigne de l'habitation. Enfin, lorsque les techniques de l'assainissement individuel s'appliquent des ffluents rejets par des restaurants ou d'autres tablissements produi-sant des graisses en quantit notable, la mise en uvre d'un dgraisseur largement dimensionn peut s'imposer. En raison de la faible capacit de cette cuve, la liqufaction des matires organiques est trs limite et le nettoyage d'un dgraisseur doit tre effectu plusieurs fois par an.

    Le lit bactrien est une technique utilise depuis longtemps pour l'puration des eaux uses domestiques. Il ne semble pas cependant que son application l'assainisse-ment individuel ait t envisage dans d'autres pays que la France et la Belgique (33). Il est constitu par une couche de matriaux pierreux souvent en pouzzolane ou mchefer de granulomtrie voisine de 50-80 mm. En ruisselant lentement sur ces cailloux, l.'effluent sortant de la fosse septique subit une puration complmentaire grce aux bactries qui se

    41

  • Fig. 16 INSTALLATION D'UN DEGRAISSEUR

    dcollodeur ou

    prfiltre

    dveloppent dans le lit bactrien. Dans les stations d'puration collectives, la hauteur du matriau filtrant est voisine de trois mtres et un dispositif d'arrosage assure une rpartition sur l'ensemble du lit bactrien. Pour l'assainissement individuel, l'paisseur du matriau est limite un mtre et la rpartition de l'effluent est trs alatoire. Le complment d'puration apport par ce dispositif ne peut donc tre que trs limit et ne peut modifier sensiblement les conditions d'admission des eaux uses dans le milieu naturel. Enfin, l'utilisation du ht bactrien abaisse la cote du point de sortie des eaux d'au moins un mtre par rapport la fosse septique. Sauf conditions topographiques exceptionnelles, il est alors trs difficile d'utiliser les couches superficielles du sol les plus actives pour l'puration complmentaire, avant l'infiltration profonde. Le filtre cheminement lent qui substitue un cheminement horizontal la percolation verticale limitant la hauteur du filtre s'est rvl totalement inefficace (34).

    Sur le plateau absorbant, Hya peu de choses dire, sinon que sa prtention liminer tout au long de l'anne, par l'vapotranspiration des plantes, des volumes de plusieurs dizaines de litres par m*, repose sur des donnes agronomiques aberrantes. Il faudrait en fait, et sous des climats particulirement secs, des surfaces suprieures 500 m2 pour liminer les eaux uses d'une famille (35).

    Enfin des quipements, tel que le biodiffuseur (32), sont proposs dans le but de limiter les risques de colmatage des dispositifs d'pandage. Dans certains dpartements, les autorits sanitaires recommandent, dans le mme but, l'installation d'un prfiltre d-nomm parfois dcollodeur (Fig. 17). Ces quipements, dont les conditions de fonctionne-ment et d'exploitation restent prciser, peuvent jouer un rle efficace pour la prennit des pandages souterrains. Au cas o la vidange de la fosse ne serait pas ralise temps, on peut penser que le colmatage de ce prfiltre constituera une alerte pour l'usager, avant la dtrioration irrversible du dispositif de dispersion.

    Fig. 17 PREFILTRE DE PROTECTION DE L'EPANDAGE

    entre

    0,30 m

    lytojx ^ar%>-

    im: mt

    0; x&o''S cailo'ux"50"8' ::

    sortie

    42

  • 2.2.4. Epuration arobie -Microstations d'puration

    L'puration des eaux uses domestiques des collectivits fait appel, dans la trs grande majorit des cas, aux procds d'puration arobie. Dans ces installations, une culture biologique est dveloppe partir des germes et des matires organiques contenus dans les eaux uses. Cette flore bactrienne, dont la composition est trs proche de celle du sol, se dveloppe soit sur un support (lit bactrien), soit dans un milieu liquide (boues actives). Elle a besoin d'oxygne, apport soit par une ventilation naturelle (lit bactrien), soit par un quipement mcanique insufflation d'air ou arateur de surface (boues actives). La culture bactrienne doit tre spare du liquide interstitiel dans un dcanteur secondaire appel aussi clarificateur.

    Fig. 18 MICROSTATION D'EPURATION

    pige boues

    y/ m \?fgur/, x \ arateur

    L'application du procd par boues actives a fait l'objet de recherches aux U.S.A. ds les annes 1950, puis de ralisations aboutis-sant un agrment en 1970 du National Sanitation Foundation, reconnu dans plusieurs tats, tandis que dans le mme temps, d'autres tats en interdisaient l'utilisation. Des essais comparatifs ont t raliss, soit sur plate-formes d'essais, soit sur le terrain. La plupart de ces tudes mon-trent que l'puration par boues actives permet d'obtenir un effluent dont les caractristiques de DCO, DB05 et MES sont nettement meilleures que celles obtenues par des fosses septiques. Elles peuvent tre compa-rables celles des stations d'puration plus importantes (DB05 : 40 mg/, MES : 30 mg/l). L'obtention de ces performances ne souffre pas de discussion, mais elle implique des sujtions et des cots d'exploitation trs nettement plus levs que ceux de la fosse septique (cf. chapitre 4). La qualit de l'effluent rejet par une microstation reste encore incompati-ble avec un rejet superficiel proximit immdiate des habitations, du fait de la possible prsence de germes pathognes et du dveloppement ventuel de fermentations dues aux composs organiques rsiduels. D'autre part, l'limination de l'azote rejet sous sa forme nitrique reste limite.

    Le rejet dans un pandage souterrain reste donc, dans la plu-part des cas, indispensable. L'abaissement du taux de MES 20 ou 30 mg/l prsente un intrt certain pour l'pandage souterrain et permet d'en limiter la surface. Ces valeurs sont obtenues en priode de fonc-tionnment normal et lorsque l'installation arobie est quipe d'une cuve complmentaire permettant de retenir les boues contenues dans l'ef-fluent.

    La rduction de la surface d'pandage qu'autorise l'utilisation d'une microstation est controverse. R. Laak (36) propose un coefficient calcul en fonction des caractristi-ques de l'effluent par la formule suivante :

    V DB05 + MES 250 Les valeurs de DB05 et MES sont exprimes en mg/l. Pour 40 mg/l (DB05 et

    MES), ce coefficient est de 0.66, soit environ 30 % de rduction

    43

  • Au plan des contraintes, la permanence du bon fonctionnment du dispositif arobie implique un minimum d'entretien et de surveillance. Compte tenu de la fiabilit des quipements actuellement disponibles, un contrat d'entretien auprs d'un organisme spcialis parat indispensable. Le cot de ce contrat (500 F au minimum par an par installation) ajout celui de l'nergie consomme (environ. 400 kWh par an et par installa-tion), se traduit par un doublement de la charge financire supporte par les usagers de l'assainissement individuel (amortissement inclus).

    En conclusion, les dispositifs d'puration arobie qui peuvent, dans certains cas, se justifier lorsque les surfaces d'pandage sont trop faibles, ne sauraient tre considrs comme la forme moderne de l'assai-nissement individuel. Ils prsentent en effet un bilan cot-avantage inf-rieur celui des procds traditionnels utilisant les fosses septiques d'une manire rationnelle (fosses toutes eaux).

    2.3. Autres procds et voies de recherches

    L'utilisation de la fosse septique implique ncessairement un approvisionnement en eau suprieur 40 ou 50 I d'eau par personne et par jour et une voie d'vacuation acceptable disponible en permanence.

    Les cas les plus courants, dans lesquels ces conditions ne sont pas runies, sont les suivants :

  • 2.3.2. Toilettes chimiques Les toilettes chimiques quipent gnralement les caravanes, les bateaux de plaisance, les avions. . Leur principe de fonctionnement est une stabilisation chimique utilisant souvent un produit trs alcalin qui a pour but d'liminer les risques de fermentation et d'manation d'odeurs et qui dtruit les germes pathognes. L'acceptation en grande quantit du contenu des toilettes chimiques dans des stations d'puration biologiques peut poser quelques problmes, en raison de la toxicit du produit chimi-que utilis. Il peut, par contre, tre mlang sans risque aux matires de vidange. Comme les fosses fixes, les toilettes chimiques ne reoivent gnralement que les eaux vannes.

    2.3.3. Toilettes compost Ce sont des procds nouveaux dvelopps surtout en Norvge et au Canada. Ils utilisent la fermentation arobie en phase solide Cela implique une vaporation importante de l'eau facilite par une lvation de temprature due aux fermentations ou/et une rsistance lectrique une ventilation force. Un matriau inerte et hydrophile (tourbe) occupe 5 10% du volume de l'appareil sa mise en service pour faciliter l'installation des fermentations arobies. Certains dispositifs incluent une rsistance chauffante permettant d'acclrer la dshydratation. Un dispo-sitif (38) (Fig. 19) prvoit le traitement des eaux de cuisine. Ce type d'quipement semble rserv certaines formes d'habitats rustiques utiliss pendant de courtes priodes de vacances par exemple et ne disposant pas d'eau en quantit suffisante.

    Fig. 19 TOILETTES A COMPOST

    A ventilation

    trappe pour l'enlvement du compost

    2.3.4. Voies de recherches Plusieurs procds concernant surtout les eaux vannes ont t proposs dans le but de limiter la consommation en eau et (ou) la production d'effluent.

    Un W.C. sans eau utilise comme liquide d'entranement une huile non miscible l'urine aux matires fcales et au gaz qui peut aussi tre recycle aprs une puration sommaire.

    Un autre dispositif prvoit une utilisation d'eau et son puration biologique et physique. Enfin, l'incinration des excrta peut tre envisa-ge en l'absence d'eau de transport et ncessite environ 100 g de gaz butane par utilisation.

    45

  • . Le crneau d'utilisation de ces quipements nouveaux restera trs vraisemblablement trs marginal, dans la mesure o ils n'intressent pas les eaux uses mnagres. On pourrait sans doute perfectionner les quipements sanitaires en vue de rduire la consommation en eau. sans diminuer les conditions d'hygine. Cependant les conomies d'eau sont rechercher, en France au moins, beaucoup plus dans l'limination du gaspillage (fuites au niveau des rseaux internes ou externes et des robinets) que dans les consommations domestiques rellement utilises.

    En conclusion, le sol constitue un milieu rcepteur pour les eaux uses domestiques prsentant une capacit o"autopu-ration importante lorsqu'elle peut tre utilise dans des condi-tions satisfaisantes. Les risques de pollution des eaux souter-raines par les dispositifs d'assainissement individuel sont alors trs limits. L'utilisation du sol implique ncessairement un traitement pralable des eaux uses qui peut tre ralis dans de bonnes conditions grce au dispositif rustique qu'est la fosse septique. Elle recevra l'ensemble des eaux vannes et mnagres et son fonctionnement sera d'autant plus satisfai-sant que son volume sera grand. L'utilisation d'une fosse septique n'implique aucune limitation, ni d'exclusive quant l'emploi des produits mnagers courants.

    La qualit du service rendu par l'assainissement individuel et sa prennit sont trs largement conditionnes par la mise en uvre du dispositif de dispersion dans le sol. En effet, cet lment doit assurer, d'une part la permanence de l'vacua-tion des dbits d'eaux rejetes, d'autre part l'puration de ces eaux avant qu'elles ne gagnent les nappes phratiques. De plus, ce dispositif souterrain et pratiquement inaccessible doit prsenter une fiabilit exceptionnelle. Enfin, pour des raisons conomiques videntes, son dimensionnement doit tre opti-mis.

    46

  • 3. Dimensionnement et mise en uvre de l'pandage souterrain

    Pour bien comprendre le fonctionnement d'un pandage souter-rain et en dduire les modes d'utilisation et de mise en uvre, il convient de rappeler le comportement de l'eau dans le sol. L'approche thorique qui peut en tre formule permet de situer les limites de l'approche pratique utilise pouMe dimensionnement et les conditions de mise en oeuvre de l'pandage souterrain. Enfin, des procds non classiques sont disponibles pour faire face des situations pour lesquelles un dispositif classique ne peut tre utilis.

    3.1. Approche thorique de l'coulement de l'eau dans le sol

    Le comportement de l'eau dans le sol a fait l'objet de nombreu-ses tudes en vue d'application au drainage ou la ralimentation des nappes d'eaux souterraines. Son apprhension repose principalement sur les notions de porosit et de permabilit, de saturation et de non satura- ( tion qui permettent d'tablir les lois et les paramtres thoriques des' coulements. A ces notions, s'ajoute celte qui concrYie le'colmatage, dont l'importance est essentielle, compte tenu de la nature du liquide infiltr qui diffre significativement de celle d'une eau claire.

    3.1.1. Porosit et permabilit d'un sol

    Un sol peut se dfinir comme un assemblage plus ou moins htrogne de particules solides et d'espaces interparticulaires remplis d'eau ou d'air.

    La description d'un sol est guide par les deux notions fonda-mentales de structure et de texture L texture caractrisant les compo-sants mmes du sol est dcrite par la granulomtrie.

    Fig. 20 TRIANGLE DES TEXTURES 100 %',0

    Arc|ilp ' " [Il ., :,.) 'X.

    Texture quilibre

    fcT----^l Texture argileuse

    J Texfure sableuse

    J Texture limoneuse

    47

  • La granulomtrie permet de classer les sols en fonction de la taille des particules. . .

    Argile

    Classification des sols (d'aprs Atterberg)

    Limon Sable fin Sable grossier Graviers Cailloux

    < 2/x 20fi 200/* 2 m m 20 mm

    La structure caractrise l'assemblage des composants du sol et conduit la notion de porosit. Cette porosit peut se dfinir comme le volume laiss disponible par les constituants solides du sol. Elle se prsente sous forme de micro ou de macroporosit suivant la taille des espaces. La macroporosit pourra tre celle d'un sable grossier, mais aussi d'un sol limoneux contenant des agrgats ou dans lequel des organismes vivants animaux (vers de terre) ou vgtaux (racines) ont tabli des canaux aux formes irrgulires et discontinues.

    La permabilit d'un sol, qui peut se dfinir comme sa capacit transmettre l'eau, ne dcoule pas directement de la porosit globale, mais de la taille, de la continuit, et de l'irrgularit de cette porosit. Un sol argileux, dont la porosit globale peut tre leve, transmet difficilement l'eau, en raison de la prpondrance de la microporosit. A l'inverse, un sol sableux dont la porosit globale peut tre infrieure celle d'un sol argileux, transmet beaucoup mieux l'eau, en raison de sa macroporosit La structure d'un sol n'est pas une donne statique car elle peut se modifier sensiblement sous l'effet de divers processus, tels que la suc-cession de phases d'humidit et de desschement, voire de gel, l'activit biologique (y compris le dveloppement des racines des plantes), les pratiques culturales... Ces processus peuvent contribuer la formation d'agrgats augmentant la macroporosit. Au contraire, certains phnom-nes comme le compactage mcanique ou la solubilisation de certains ions vont dissocier les agrgats et rduire la porosit.

    . CaratriSation de l'eau dans le Lorsqu'on creuse un puils (Fig. 21) dans un sol renfermant une nappe, le niveau Saturation et non Saturation * c 'e ' e a u s'tablit la cote correspondant P = 0, niveau de pression atmosphrique.

    Fig. 21

    Niveau -.-.>. # |{- :> de la nappe "- '*-'*

    ) Remonte p = 0 v capillaire

    On dfinit deux domaines

    en dessous du niveau de la nappe, un domaine o le sol est satur et ou ies pressions de l'eau sont positives ;

    au-dessus, le domaine des remontes capillaires, o les pressions de l'eau dans le sol sont ngatives, l'eau y est en tension.

    Dans le domaine satur, les pressions sont mesures par des pizomtres Dans le domaine capillaire, les tensions sont mesures par des tensiomtres.

    Dans ce dernier domaine, la remonte de l'eau au-dessus du niveau P = O cesse quand le poids de la colonne d'eau est gal la force d'attraction entre le sol et le liquide (nergie de surface dveloppe au niveau des interfaces eau-air). On dfinit ainsi la pres-sion capillaire, ou succion, qu'on peut exprimer en millibars ou en cm d'eau

    ' Les lments de ce chapitre, qui constituent l'objet principal des recherches sur l'assai-nissement individuel actuellement en cours dans divers pays, proviennent d'un rapport tabli par le BURGEAP. (39)

    48

  • Fig. 22

    - y

    1P = 0

    tesd"^fc Dans des tubes capillaires, la succion, autrement dit la remonte de l'eau, est

    d'autant plus grande que le diamtre du tube est plus petit (Fig. 22). Dans un sol que l'on peut assimiler un ensemble de tubes ou de pores de diffrents diamtres, on assiste au mme phnomne. Jusqu' une certaine hauteur, compte partir de la surface libre a pression nulle, tous les pores sont remplis d'eau. On dfinit ainsi une zone qui est sature et o l'eau est nanmoins en tension : zone tensio-sature. Au-del, seuls les pores les plus fins sont remplis d'eau, les plus gros pores tant remplis d'air. On dfinit ainsi la zone non sature. En coulement vertical, la non-saturation s'observe ds que la quantit d'eau apporte au sol est rduite en de d'une valeur donne, laquelle dpend de la permabilit du sol. Prenons par exemple le cas schmatis d'un sable et d'une argile (Fig. 23). sur lesquels on apporte ou de l'eau claire, dont on rduit progressivement le dbit, ou une eau colmatante (effluent) qui va provoquer l'apparition d'un dpt de plus en plus pais et impermable.

    Fig. 23

    Modre I i I I

    Faible

    Faible 1

    Fort

    1 Trs faible

    1 1

    ' Modr _

    Quantit d'eau apporte

    Degr de colmatage

    G SABLE

    T ! ! T t

    Dans un premier temps, l'coulement est satur Tous les pores, tant du sable que de l'argile, sont tout instant remplis d'eau. L'eau s'coule sous l'effet de la gravit. Les plus gros pores conduisent les plus gros dbits. Dans les phases suivantes, l'eau a tendance tre arrte par la membrane trs peu permable que constitue la tranche colmate. Elle ne peut la traverser que si elle est attire vers le bas par une succion suffisamment leve, donc par celle qu'exercent les pores les plus fins. Les pores les plus gros vont se drainer et se remplir d'air, l'coulement sera non satur. A un coulement de type gravitaire succdera un coulement de type capillaire, le passage d'un type d'coule-ment un autre s'effectuant plus tardivement dans l'argile que dans le sable, en raison de la

    49

  • diffrence de porosit des deux sols. Un phnomne semblable au prcdent a lieu ei absence de colmatage. Lorsque l'apport dcrot, il n'y a pas assez d'eau pour remplir tour les pores et il s'tablit une comptition entre ceux-ci. qufse traduit par un drainage des niu' gros au bnfice des plus fins, dont le pouvoir de succion est plus lev Au COMIS d. processus de dsaturation, la diminution de la teneur en' eau du sol s'accompagne d'ui>-augmentation de tension de l'eau dans le sol. Pour tracer la courbe liant ces deu? grandoi/s on procde en laboratoire selon le schma indiqu sur la figure 24. On part generaie-ic-d'un sol initialement satur, dont la teneur en eau est donc connue, et l'on cre :; _ vacuation de * l'eau draine

    mise en dpression

    A ce mme instant, on connat la teneur en eau du sol par la mesure du volume d'eau extrait de la carotte. On peut alors tracer des courbes du type de celles que donne la figure 25 qui montre notamment que le sable draine rapidement, et pour de faibles tensions, l'eau de ses pores les plus gros, tandis que l'argile dont les pores sont plus fins tend a retenir l'eau, mme pour des tensions leves.

    Fig. 25

    o >

    z> (T3 Q> C

  • Fig. 26

    1000.

    100

    c

    co

    E

    10

    1000^

    * 1 0 , eu

    ro D

    'S > o =J

    "D C O

    O

    . 0 20 40 60 80 100 Tension de l'eau, cm d'eau

    Les quatre sols reprsents ont des permabilits en satur (T = comprises en Ksat = 5,5 m/j pour le sable et KSat = 0,03 m/j pour l'argile.

    On remarque que :

    O) qui sont

    pour le sable, la conductivit hydraulique, relativement leve saturation, chute assez rapidement lorsque le sol se dsature. Ce rsultat indique que le sable possde une poromtrie assez uniforme, constitue quasi uniformment de gros pores. Pour des tensions leves - conscutives par exemple un fort colmatage - la conductivit hydrauli-que d'un sable peut devenir infrieure celle d'un limon ou d'une argile ;

    pour le limon sableux, la rduction de conductivit hydraulique est moins abrupte que dans le sable. Les pores sont mieux distribus, des gros jusqu'aux fins ;.

    pour un limon silteux, on constate une chute assez rapide depuis la saturation jusqu' des tensions de 20 cm d'eau, puis une lente dcroissance de 20 jusqu' 100 cm d'eau de tension. L'allure de la courbe montre qu'il existe deux populations de pores et de diverses origines : des pores assez gros, trous de racines ou de vers, qui se dsaturent tout d'abord, et des pores trs fins au sein de la matrice granulaire ; '

    a pour l'argile, la mme remarque peut tre faite, les conductivits prenant videmment des valeurs infrieures celles d'un limon.

    Ces valeurs peuvent tre obtenues par la mthode du test membrane (crust test) dvelopp par Bouma et qui a fait l'objet de nombreuses publications.

    c Sa mise en uvre exige de grandes prcautions pour viter de perturber les dispositions naturelles du sol en place. Une colonne de sol dgage au niveau de l'pan-dage futur est coiffe d'un infiltromtre constitu par un collier tanche avec un couvercle qui permet d'admettre un dbit constant d'eau (Fig. 27). Un tensiomtre est plac dans la

    Fig. 27 TEST A MEMBRANE (BOUMA)

    .manomtre

    51

  • colonne, juste au-dessous de la surface d'infiltration et permet de mesurer la tension d'humidit du sol et son degr de saturation. Pour maintenir les conditions d'un sol non satur, une couche colmate est dispose la surface de la colonne du sol. Elle est ralise par une membrane d'un mlange de gypse et de sable.

    Il s'tablit donc un dbit constant rgl par la membrane et la pression d'eau amont et qui est indpendant de la qualit du sol. En fonction de ce dbit et de la qualit du sol, une force de succion du sol, pratiquement uniforme, s'tablit au-dessous de la mem-brane et dfinit une valeur du coefficient K. Plusieurs tests raliss avec des membranes de rsistance hydraulique diffrentes permettent d'obtenir plusieurs valeurs de K et dfinir la courbe de variation de K en fonction de la force de succion.

    L'utilisation de cette courbe pour le dimensionnement d'un pandage souterrain passera par la mesure de tension d'humidit mesure sur des pandages existants situs' dans des sols de mme nature.

    3.1.3. Lois et paramtres des coulements

    La connaissance des lois et des paramtres des coulements de l'pandage souterrain peut permettre de |uger rapidement de la faisabilit des projets, viter les princi-pales erreurs de dimensionnement et ventuellement dterminer les causes de mauvais fonctionnement. Les donnes qui prcdent permettent d'illustrer le fonctionnement hydrau-lique d'un pandage souterrain (Fig. 28).

    Fig. 28

    SCHEMATISATION DE L'ECOULEMENT DANS UN DISPOSITIF D'INFILTRATION BASSIN OU TRANCHEE FILTRANTE

    Drain inverse-T*

    Couche cran

    -Mmmm

    Fond tranche

    SATUR Tranche colmate

    NON SATUR

    mmlm* m mm

    msimm SATURE Surface l ibre]! -

    Schmatisation

    Cette illustration montre que sous une tranche filtrante il existe trois domaines d'coule-ment :

    . un coulement satur coextensif de la zone colmate,

    .un coulement non satur dans le sol support de l'pandage,

    . un coulement satur dans la nappe rceptrice.

    L'tude de l'coulement dans ce dernier domaine relve de l'hydrogologie classique. L'ensemble des deux premiers coulements constitue un chapitre particulier de l'hydraulique des milieux poreux : l'infiltration colmatante. Avant de l'aborder, il convient d'examiner, mme sommairement, les lois et les paramtres concernant chaque domaine pris sparment.

    52

  • . Ecoulement satur

    Fig. 29 1

    ZA

    . _"

    i Se 1 1 il

    S

    4 , A

    ^

    H

    t ZB

    La figure 29 reprsente l'exprience bien connue du permamtre de Darcy qui consiste faire s'couler un dbit Q constant au travers d'une carotte de sol de longueur I et de section S. Si K est le coefficient de permabilit, on a :

    Q = K.S HA j HB = K.S-y-

    L_J

    On dfinit i =-p-, gradient de la charge hydraulique

    Q = K.S.i

    Si q est le dbit par unit de surface, q = K i

    Ecoulement non satur

    L'coulement sous une tranche filtrante dj colmate au moment de sa remise en eau aprs une brve priode de chmage peut se schmatiser par la figure 30.

    Fig. 30

    Tranche colmate

    M__ N

    TM = T TN > TM

    Au cours d'une priode transitoire - qui prend fin lorsque s'installe un rgime permanent reprsent sur la figure 31 - on assiste l'avance d'un front d'humidification qui a la forme d'un bulbe. Les teneurs en eau du sol sont plus faibles l'extrieur du bulbe qu' l'intrieur (les tensions sont donc plus grandes l'extrieur). A l'intrieur du bulbe, la teneur en eau est la mme en tout point, de mme que la tension. Soit T la valeur de cette tension, la conductivit hydraulique l'intrieur du bulbe est d.onc K,,-..

    Dans le cas de l'coulement sur une horizontale entre 2 points M et N, M tant situ la limite du bulbe, les tensions en N et M sont telles que :

    Tk, > T, M

    Cette relation signifie que la force de succion en N est suprieure ce qu'elle est en M. Entre M et N, il existe donc un potentiel capillaire tel qu'un flux s'tablit de M vers N.

    Entre 2 points A et B sur une verticale, l'intrieur du bulbe et d'aprs ce qui prcde T. = T = T, le potentiel capillaire entre A et B est donc nul. L'coulement de A vers B est uniquement gravitaire et le gradient de la charge hydraulique est gal I. En effet, comme dans le cas du permamtre de Darcy, mais cette fois-ci avec une conductivit hydraulique gale K,^, la relation dbit-charge s'crit :

    53

  • si I est la distance sparant A et B, on a

    q = K H A " H B

    (T) |

    K ( Z A ' T ) - ( Z B - T ) K ,

    < = K(T) Z A - Z B = K(T) * '

    q = K (T)

    . Ecoulement avec colmatage

    Aprs la phase transitoire de mise en eau, il s'tablit sous la tranche filtrante un rgime permanent de l'coulement (1) qui est reprsent sur la figure 31 et qui correspond aux conditions permanentes dans lesquelles l'pandage souterrain doit fonctionner. En pratique, et pour simplifier, on nglige la dispersion latrale due aux effets capillaires et l'on admet que sous la tranche l'coulement est unidimensionnel et vertical.

    Fig. 31 Q

    A J2 fond de la tranche

    Mzc Kc = permabilit

    verticale de la tranche colmate

    A i'intneur du bulbe, qui a dsormais atteint la nappe et dont les limites sont fixes - la teneur en eau et la tension tant les mmes partout, on notera qu'il n'y a pas succion d'un point un autre du bulbe, mais succion par rapport la tranche colmate.

    Nous allons exprimer le flux, d'une pari au travers du bulbe, d'autre part au travers de la tranche colmate. Dans tous les cas, q sera !e dbit par unit de surface de la plage d'infiltration que constitue la tranche colmate.

    . Flux au travers du bulbe

    Comme on l'a vu prcdemment, on a

    q = K (T)

    . Flux au travers de la tranche colmate

    Comme dans la carotte de sol du permamtre de Darcy. l'coulement est satur dans la tranche colmate. Seules diffrent les conditions de charge aux limites du domaine

    Si Zc est l'paisseur de la tranche colmate et Kc sa permabilit verticale, on a comme auparavant :

    _ HA - HB

    PA + ZA

    HB = T + ZB

    q = Kc (PA + ZA] - [ T + ZB] Zc

    (1) En pratique, il n'en est pas exactement ainsi car l'infiltration ne s'effectue pas niveau constant. L'effluent est en effet envoy dans le dispositif d'pandage souterrain par "Chasses" priodiques ; on est donc en prsence d'une infiltration puise. Toutefois, l'allure des phnomnes reste peu prs la mme.

    54

  • vient : Si l'on crit PA = Ho, paisseur de la tranche d'eau dans la tranche filtrante, il

    q = Kc Ho + T + Zc Zc exprim en cm Kc exprim en cm/jour

    On introduit alors la grandeur Rc = ^ rsistance hydraulique de la tranche

    colmate, d'o l'expression finale du flux au travers de cette tranche :

    q = Ho + T + Zc

    Rc Rc exprim en jours

    On crit alors que le flux travers la tranche colmate est gal au flux travers le bulbe, ce qui donne :

    (T) Ho + T + Zc

    Rc

    Ces galits constituent la formule gnrale de l'pandage souterrain.

    Dans un espace [Q = K.,-., T],cas de la fig. 31,il est donc possible de tracer une

    courbe [K,-p,], typique du sol, et une courbe [Rc], typique du colmatage, donc notamment de

    l'effluent, telles que la capacit d'infiltration du dispositif d'pandage souterrain est le point

    de rencontre de ces deux courbes. Les courbes IK,^, sont obtenues par le test

    membrane ; les courbes Rc par l'analyse du fonctionnement [dtermination de Ho et Zc] et

    des rsultats hydrauliques (dtermination de q) de dispositifs existants. A titre d'illustration,

    la fig. 32 reprend le cas des 4 sols de la fig 26 en y superposant des courbes (Rc) pour Rc

    = 20 j , qui semble a priori tre une valeur moyenne pour des effluents de fosse septique.

    Fig. 32

    TENSION DE L'EAU EN CM D'EAU

    1000

    Conductivit 100 J hydraulique ou dbit en hauteur d'eau 1 0

    courbes (K(T)) 1

    / ' courbes (RC) ' pour ZC = 2 cm 0,1

    mon sableux

    imon silteux

    argile

    0 20 40 60 80100

    Inversement, supposons que l'on proiette de raliser un pandage souterrain sur un limon silteux. Si au pralable on a acquis des donnes sur les valeurs que peut prendre Rc en ralisant des suivis de dispositifs, il est possible d'effectuer une prcision de la capacit d'infiltration, donc de dimensionner rationnellement le systme de tranches en fixant Rc une valeur estime mais probable.

    Par exemple, si on estime que Rc = 20 j , pour Ho = 30 cm, la capacit d'inliltra tion prvisionnelle est un peu suprieure 2 cm/| ou encore 20 l/|/m2, si toutefois macroporosit du limon silteux n'est pas dtruite durant les travaux. Sur ces bases, on calcule qu'une habitation de 5 personnes produisant 500 l/j d'effluent ncessiterait la mise en oeuvre de 40 m de tranches de 0,60 m de largeur.

    Avant d'tre un outil de prdiction la fig. 32 peut tre un outil trs efficace de rflexion. Outre qu'elle permet de saisir tout l'intrt qu'il y aurait procder des auscultations et des suivis de dispositif d'pandage souterrain, elle montre l'influence de

    55

  • paramtres tels que Ho, de la qualit de l'effluent, du type de sol, de la permabilit saturation, des macroporosits, etc...

    NOTA - Dans l'expos qui prcde, on a suppos que la teneur en eau ou encore la tension de l'eau T dans le sol sous les tranches ne sont pas sous la dpendance des remontes capillaires de la nappe, ce qui est le cas si le niveau de cette dernire est suffisamment profond. En priodes pluvieuses, lorsque les niveaux s'lvent, la tranche envahie par les remontes capillaires s'lve avec eux (cf. fig.31). Les teneurs en eau augmentant, il s'ensuit une diminution de T, donc, T tant une composante importante de la charge hydraulique (cf. formule finale) une rduction qui peut s'avrer brusque de la capacit d'infiltration. Le phnomne a donc lieu avant mme ou sans que la nappe ne vienne baigner le fond des tranches. En pratique, le niveau de la nappe ne devrait jarpais remonter moins de 1 m 1,50 m du fond des tranches suivant le type de sol

    Lorsqu'un effluent est admis dans un pandage souterrain, il se forme la surface d'infiltration une zone de colmatage. Le taux d'infiltra-tion diminue et la couche suprieure du sol concerne se sature. Le sol ne peut alors assurer le transport de l'eau que si l'eau peut traverser la couche colmate grce la pression hydrostatique s'exerant au-dessus de la surface et surtout grce la force de succion capillaire qui s'exerce par en dessous (40) (41). Plusieurs processus peuvent simultanment ou non conduire l'installation d'une couche colmate ; les plus frquem-ment observs sont :

    . le compactage et le malaxage (corroyage) du sol au moment de la mise en uvre de l'pandage,

    . l'obstruction des pores par des particules solides en suspen-sion dans l'effluent, le dveloppement et l'accumulation d'une culture bactrienne,

    la dtrioration de la structure par des changes d'ions sur les particules d'argije,

    la prcipitation de sulfures mtalliques insolubles,

    les excrtions de polysaccharides par certaines bactries.

    Le mauvais fonctionnement des pandages souterrains qui se manifeste au cours des deux premires annes est souvent d une mise en uvre dfectueuse.

    La structure du sol, dont dpend en premier lieu la qualit d'un pandage souterrain, peut tre partiellement ou totalement dtruite au cours de la mise en uvre. Lorsque les terrassements mcaniques sont raliss en priode pluvieuse, l'eau agit avec les particules d'argile comme un lubrifiant qui confre au sol une plasticit trs nfaste. Le malaxage de l'argile obstrue de manire irrversible les pores du sol les plus gros. Ce phnomne est d'autant plus dommageable que l'humidit du sol est leve et que la proportion d'argile est importante. Le compac-tage peut rsulter du passage d'engins lourds tels que les pelles mcani-ques et de l'exposition aux pluies des tranches ouvertes.

    Lorsque les prcautions ncessaires ont t prises pendant la mise en uvre, le colmatage normal d aux processus physiques et biologiques se dveloppe en trois phases :

    une phase initiale lente,

    . une phase rapide entranant une rsistance importante l'coulement et conduisant une stagnation non permanente en fond de tranche,.

    une phase d'quilibre qui peut tre stable plusieurs dizaines d'annes.

    Le dveloppement initial de la zone colmate est d surtout l'accumulation des matires en suspension provenant de l'effluent et qui sont arrtes la surface d'infiltration. Entre deux priodes d'alimentation, le liquide s'infiltre de plus en plus lentement. La flore arobie qui s'installe normalement et rapidement dans cette couche colmate va dcomposer la majeure partie de ces matires en suspension essentiellement organi-ques. Elle contribue ainsi au nettoyage des pores colmats. Elle ne sera

    56

  • cependant suffisamment efficace que si l'air, et avec lui l'oxygne, peut pntrer dans la surface d'infiltration entre deux arrives d'eau.

    Aprs cette phase initiale qui peut tre assez longue lorsque le sol prsente une macroporosit importante, les priodes d'arobiose entre deux arrives d'eau deviennent insuffisantes pour que les bactries arobies soient en mesure d'effectuer seules la dgradation des matires organiques. Une flore nouvelle s'installe comprenant des bactries aro-bies facultatives et des anarobies strictes. Leur action est beaucoup moins rapide et le colmatage augmente rapidement. Des sulfures prove-nant de la rduction des sulfates par la flore anarobie vont prcipiter sous forme d'lments insolubles et former des dpts noirs. Participant aussi au colmatage, certains micro-organismes vont en plus excrter des matires glatineuses telles que des polysaccharides qui acclrent en-core le colmatage. A ce stade, la surface d'infiltration se prsente comme un tapis dont l'paisseur se stabilise. Le dispositif atteint un rgime d'quilibre entre /'accroissement du colmatage et l'activit biolo-gique assurant la dgradation des matires. Si cet tat d'quilibre correspond au dbit admis sur le terrain d'pandage, la prennit du systme est assure pour plusieurs dizaines d'annes.

    La dure de vie des pandages a fait l'objet de plusieurs tudes dont les rsultats diffrent sensiblement (42) (43) (44) (45). Pour Clayton (42) 94 % des pandages sont encore en service aprs 20 ans de fonctionnement. Pour E. Jones, citant une tude sur 2 845 dispositifs dans le Connecticut, la dure de demi-vie (dfaillance de la moiti des dispositifs) serait comprise entre 23 et 38 ans selon la qualit des sols.

    Le processus de colmatage n'est pas irrversible. Il peut en particulier rgresser trs rapidement aprs une priode de repos ou une diminution trs sensible du rythme d'alimentation si les conditions aro-bies deviennent prpondrantes. Ce phnomne trs important est trs intressant pour les habitants temporaires. Contrairement une ide reue, l'assainissement individuel par fosse septique et pandage sou-terrain est donc bien adapt aux rsidences secondaires. Pour les cas difficiles, certains spcialistes pensent qu'on aurait intrt prvoir un dispositif d'pandage constitu en deux lments distincts permettant la mise au repos d'une partie du systme.

    En raison de l'htrognit des sols et cje l'originalit de chaque site pouvant recevoir un pandage souterrain, on doit faire appel une approche pragmatique base sur deux types de critres :

    . critres qualitatifs du sol et du sous-sol,

    ~ critres semi-quantitatifs de permabilit, fournis par des tests de percolation.

    La prise en compte de ces diffrents critres doit conduire un dimensionnement des pandages souterrains tel que leur fonctionnement puisse tre considr comme satisfaisant pendant une dure de plusieurs, dizaines d'annes, ce qui implique l'adoption d'un coefficient de scurit.

    3.2.1. Critres qualitatifs du sol La caractrisation du terrain destin l'pandage prend gnra-

    et du sous-sol lement en compte les critres suivants :

    le niveau du substratum,

    . le niveau de remonte maximale de la nappe,

    la proximit d'un puits d'alimentation en eau potable, . la nature du substratum en fonction de sa permablit:

    . substratum impermable,

    . permable en grand (fissur ou graveleux),

    . permable en petit,

    la pente du terrain.

    En thorie, la pente du terrain ne devrait pas tre un obstacle la ralisation d'un pandage souterrain, et une bonne ralisation devrait viter les risques de rsurgences du liquide infiltr. Cependant, on peut 57

    3.2. Approche pratique du dimensionnement de l'pandage souterrain

  • considrer qu'une pente suprieure 15 % entrane des difficults d'ex-cution difficiles surmonter.

    Un substratum permable en petit, tel que du sable, prolonge dans sa zone non sature l'action puratrice commence dans le sol.

    Un substratum permable en grand prsente des risques le-vs de courts-circuits hydrauliques. Il faut, entre le niveau d'pandage et celui du substratum, une paisseur de sol d'environ 1 m pour assurer une limination convenable des germes.

    Un substratum impermable sera dans la plupart des cas sur-mont d'une nappe permanente ou temporaire. En l'absence de nappe, te niveau du substratum devrait fre plus de 1,5 2 m de la surface du sol, afin de permettre un coulement sans risque de rsurgence. En prsence d'une nappe, c'est le niveau de cette nappe qui doit tre pris en complexe niveau atteint par la nappe est un paramtre fondamental. En effet, l'efficacit des forces de succion qui permettent l'eau de franchir la barrire que constitue la couche colmate est troitement lie l'humidit du sol et cette tension devient nulle lorsque le sol est satur. On admet que le niveau maximum atteint par la nappe doit tre plus de 0,80 1 m .du niveau de l'pandage, ce qui correspond environ 1,50 m du niveau du sol.

    Le niveau de remonte de la nappe peut tre dtermin soit directement par pizomtrie en fin d'hiver, soit indirectement par l'observation des signes de stagnation de l'eau dans le sol dans une tranche d'observation pdologique qui caractrisent l'hydromor-phie du sol. Les sols bien drains sont gnralement de couleur brune et uniforme Cette couleur est due en grande partie des oxydes de fer et de manganse finement diviss et rpartis de manire homogne. Lorsque des conditions d'anarobiose prvalent pendant de longues priodes de saturation en eau, le fer et le manganse sont mobiliss sous des formes rduites (hydroxydes). Ils sont ensuite roxyds lorsque reviennent les conditons arobies. Les cycles rpts de saturation et de scheresse entranent des concentrations locales de ces oxydes qui forment des dpts de couleur rouille. Les sols dans lesquels beaucoup de fer et de manganse ont t compltement rduits voluent du brun vers le gris (le gley) et indiquent des zones continuellement satures.

    Les taches observes dans les sols soumis des variations du niveau des nappes sont gnralement de couleur rouge orange avec une partie centrale gris brun. La limite suprieure de la prsence de ces marbrures permet gnralement une bonne estima-tion du niveau le plus haut atteint par la nappe d'eau. Certains sols, dans lesquels la nappe remonte temporairement jusqu'en surface, laissent apparatre une couche trs blanche dans laquelle on trouve des concrtions scoriaces noirtres. Cette observation peut permettre aussi de dceler une nappe perche temporaire nui serait !rs gnante pour !e fonctionne-ment d'un pandage souterrain. Dans ce cas, les marbrures n'apparaissent que dans la couche du sol intresse par la nappe et disparaissent dans les horizons infrieurs.

    La prsence d'un puits utilis pour l'alimentation humaine doit tre prise en compte et sa situation examine par rapport au ste prvu pour l'pandage souterrain. Dans les conditions classiques d'un sol suffi-samment profond et homogne, la distance classique de 35 m entre le puits et l'pandage apportera une excellente garantie. Par contre, si l'paisseur du sol est faible, si le socle est fissur et si la nappe du puits est peu profonde, il convient de raliser une tude hydrogologique plus approfondie.

    Ces diffrents critres peuvent se rsumer par le tableau suivant (46), les valeurs proposes ne devant tre retenues que comme des ordres de grandeur.

    Caractristiques

    Pente du terrain %

    Profondeur d'un substratum per-mable fissur ou graveleux en m -

    Profondeur d'un substratum im-permable en m-

    Niveau de la nappe en m W

    Aptitude d'un sol

    Trs favorable

    < 2

    > 2

    > 2,5

    > 3

    l'pandage souterrain

    Favorable

    2 8

    1,5 2

    1,5 2,5

    3 1

    Peu favorable

    8 n 15

    1 1.5

    ' 1 1,5

    1 0,5

    Exclu

    ~- 1!)

    < 1

    < 1

    < 0,5

    A Les profondeurs sont exprimes en fonction de la cote du drain d'infiltration.

    58

  • 3.2.2. Evaluation de la permabilit d'un sol Test de percolation

    Cette aractrisation du site dans lequel doit s'insrer un pan-da'g souterrain. peut conduire, lorsqu'une des conditions minima n'est pas remplie, exclure l'utilisation de l'pandage souterrain. Elle n'est pas suffisante pour en dfinir le dimensionnement et doit tre complte par une valuation de la permabilit du sol au moyen d'un examen appro-fondi permettant une aractrisation de ce sol et le cas chant par la ralisation d'un test de percolation.

    L'valuation de la permabilit d'un sol repose sur un test ralis sur le terrain destin recevoir l'pandage au cours duquel on examine l'aptitude du terrain la percolation de l'eau. Ce test utilis dans le cas d'un pandage souterrain pour la premire fois en 1926 par M. Ryon s'appuie sur la loi de Darcy sur la conductivit hydraulique d'un sol satur. Cette loi est largement utilise en hydrologie et en particulier pour le drainage, et a fait l'objet de diffrents modes d'application. Le plus simple et le plus rapide utilise la mthode de Porchet et tend se gnraliser pour la pratique du test de percolation.

    Il consiste creuser des trous, les remplir d'eau et mesurer la vitesse laquelle est absorbe l'eau (utilis pour l'tude du drainage des sols, on observe l'arrive de l'eau dans le trou au lieu de son infiltration).

    Le modle de Darcy est appliqu de la manire suivante : Dans le modle Q = KS- j j la surface S (Fig, 33) comprend la fois la superficie du fond et celle de la paroi verticale mouille. La charge hydraulique peut tre considre comme gale 1 lorsque le sol a t satur en profondeur l'issue d'une priode d'humectation suffisamment longue (hypothse difficile vrifier). .

    A l'instant t, le dbit instantan Ot de l'eau est reli cette surface par la relation : Qt = K St.

    Fig. 33

    H

    \

    La surface St sera constante si le niveau d'eau est maintenu une valeur fixe. Si le niveau est variable, le calcul du coefficient K est diffrent. Les deux variantes niveau constant ou non sont utilises. Les valeurs proposes par les tudes ralises aux U S A ont t obtenues niveau variable. La mthodologie franaise (47) s'oriente vers une utilisation systmatique de la mesure niveau constant. Un tableau de correspondance permet de passer des rsultats d'une mthode ceux de l'autre.

    Mthode niveau constant

    Pour un trac de forme cylindrique de diamtre R et pour une variation de niveau de h' h2 pendant un temps variant de f t2, la valeur de K est donne par :

    . _ R- , h, + 2 ",2(t2;-,t,) ^ T ^ T R "

    2

    On a en effet :

    O = Ks =-7! R2

    dt

    "ave'c-S"= J J R 2 + 2 Rh, d'oU

    s-K dt 77 R2

    ,..-, 77 R2 + 2n Rh

    59

  • Dans un but de simplification, la valeur de K est remplace par celle d'un coefficient apparent Ka, tel que :

    h, h2 K a = -

    t 2 - t ,

    Les valeurs de K et Ka sont relies entre elles par la formule

    K _ R Ln h , + - %

    Ka 2 (h, - h2) h2 + R

    qui fait intervenir le diamtre du trou de mesure. Ainsi, pour une mme valeur de permabi-lit K = 0,05 cm/mn, les valeurs de Ka varieront de 0,26 pour un diamtre de 10 cm 0,14 pour un diamtre de 30 cm.

    Pour la procdure utilise aux U.S.A., la valeur de h, est fixe 15 cm et celle de ts - 1 , 10 mn.

    Dans la mesure niveau constant (Fig. 34), un dispositif simple, tel qu'une burette de Mariotte ou un appareil pointeau, permet de maintenir le niveau d'eau une valeur fixe, quelle que soit la vitesse de percolation. Le volume d'eau coul en un temps t partir d'un rservoir gradu est mesur lorsque le systme est en quilibre L'expression de K. est de la forme K = v

    tx S

    Fig. 34 MISE EN UVRE DU TEST DE PERCOLATION

    Burette permettant la mesure de K

    Rservoir d'alimentation en continu

    Pointeau flotteur

    La valeur de Ka est gnralement exprime par les auteurs amricains en minute par. centimtre ou mn/inch. Il parat prfrable d'exprimer la valeur de K en millimtre par heure (mm/h).

    Dans un sol homogne, les deux mthodes conduisent une valeur do K identique. Par contre, lorsque la mesure est laite la limite de deux horizons de permabili-ts diffrentes, les valeurs de K sont diffrentes.Il parait donc souhaitable d'utiliser chaque fois que cela est possible la mthode niveau constant qui peut tre automatise De

    60

  • nombreux services publics ou privs sont quipes d'appareils permettant une ralisation facile et rapide des tests de percolation. Les trous fors dans le sol auront un diamtre de 10 30 cm qui pourra ventuellement tre port 40 cm si un matriel correspondant (tarire poteau monte sur tracteur) est disponible. Une tarire manuelle de diamtre 20 cm convient parfaitement (Fig. 35).

    Fig. 35 - TARIERE A MAIN.

    = F

    La profondeur du trou doit atteindre le niveau auquel sera plac l'pandage. Des essais seront galement raliss des profondeurs plus importantes (0,50 1 m au-dessous du niveau de l'pandage) lorsque le sous-sol prsente des problmes d'hydromor-phie. En effet, si au. cours d'un essai ralis en t l'infiltration est trs faible ou nulle dans les couches de terrain au-dessous de l'pandage, on peut prvoir la prsence d'une nappe temporaire suscdptible d'affectdr l'pandage pendant l'hiver.

    Le nombre de trous de mesures dpend de l'homognit prsume du terrain Les normes amricaines prvoient 6 points. Il ne semble pas souhaitable de descendre au-dessous de 3 4 points pour un assainissement individuel et 5 8 points lorsqu'il s'agit d'un pandage desservant une installation collective.

    Cette premire srie de mesures doit tre complte par d'autres lorsque les rsultats obtenus sont trop disperss. En plus de l'htrognit naturelle des sols, des rsultats aberrants peuvent tre provoqus par des causes diverses telle que la prsence d'une galerie de taupe non dtecte proximit immdiate du trou d'essais par exemple La phase d'humectation pendant laquelle le niveau d'eau est maintenu constant dans le trou sera d'au moins 4 h, de manire approcher les conditions satures dans lesquelles s'applique la loi de Darcy. Dans les terrains trs secs, et pour les oprations dlicates, il osi prfrable de porter cette dure 12 ou 24 h, ce qui implique la disponibilit d'un volume d'eau important. Ainsi, pour 6 trous de diamtre 15 cm avec un coefficient K de 30 mm/h. I.i consommation d'eau est de 200 I en 12 h et peut poser des problmes d'approvisionne-ment.

    // convient de bien souligner que l'application de cette mthode constitue un test et non une mesure prcise. Elle a cependant le grand mrite d'impliquer une reconnaissance du terrain dans lequel sera ralis l'pandage. Au cours de cette manipulation seront collectes d'autres observations concernant la structure du sol, l'hydromorphie, la topogra-phie, dont les relations non exprimes par des chiffres n'en sont pas moins utiles la mise en uvre du dispositif.

    61

  • 3.2.3. Dimensionnement La littrature technique propose de nombreuses interprtations du test de percolation. Le tableau suivant permet d'apprcier la disparit des valeurs proposes par diffrents auteurs (les valeurs amricaines sont gnralement donnes en mn/inch, converties ici en mn/cm).

    Interprtation du test de peroo/afibn

    volume journalier admissible en fonction du test de percolation

    en I /m2

    \ Valeurs \ du

    \ test \ m m / h

    . N m m / propose * m n par \

    RYAN, d'aprs GOODE(1974)

    GOODE(1974) (49)

    BOUMA(1975)

    MACHMEIER (1975)

    Codification Illinois (51)

    BERNHART (1975) (50)

    C.T.G.R.E.F. (1975)

    >300

  • Certains auteurs tels que W.L. MELLEN (48) propose un mode de dimensionnement bas sur la structure des sols et leur hydromorphie et ne sont pas rfrencs au test de percolation.

    DIMENSIONNEMENT DE L'EPANDAGE SOUTERRAIN D'APRES W.L. MELLEN (48)

    V . STRUCTURE DES SOLS

    HYDROMORPHIE^v.

    SOLS BIEN DRAINES

    Sols de couleur uniforme et brillante

    pente de 2 15 %

    SOLS MODEREMENT BIEN DRAINES

    Sols de couleur uniforme sur les 75 cm suprieurs, tachets entre 0.75 m et 1.20 m

    pente de 2 15 %

    SOLS MEDIOCREMENT DRAINES

    Sols prsentant des marbrures entre 15 et 75 cm, noir en marbrures gris-brun, jaune et gris

    pente de 0 5 %

    SOLS TRES MEDIOCREMENT DRAINES

    Colors en noir en surface, sous-sol gristre ou blanc, topographie plate ou en dpression soumise l'inondation

    Sols organiques alluviaux

    Structure grossire

    limon sur du sable ou du gravier

    17 m 2 par chambre

    20 m 2 par chambre

    drainage du sous-sol

    remblais ou tertre d'infiltration

    Structure fine sur structure grossire

    argile limoneuse 0 1 m sur structure gros-grossire sable ou gravier

    17 m 2 par chambre

    tranches troites

    25 m 2 par chambre

    tranches troites et drainage du sous-sol'

    remblais ou tertre d'infiltration

    Structure assez grossire

    terre limoneuse sur du sable ou du gravier limo-neux

    25 m 2 par chambre

    profondeur comprise entre 0,60 et 0,75 m

    30 m 2 par chambre

    profondeur 0.60m drainage du sous-sol

    30 m 2 par chambre

    profondeur 0,60m drainage du sous-sol

    Structure moyenne

    terre limoneuse sur limon

    33 m 2 par chambre

    tranche de 0,60 m

    33 m 2 par chambre

    profondeur 0,60m drainage du sous-sol

    40 m 2 par chambre

    drainage souter-terrain - tertre ou remblais

    Texture assez fine

    limon ou limon argileux, struc-ture avec de gros lments 0,35 m ou plus

    40 m 2 par chambre

    drains d'inter-ception

    44 m 2 par chambre

    drains d'inter-ception ou rfriblais ou tertre

    Texture fine

    limon ou limon argileux, gros agrgats moins de 0.75m

    remblais ou tertre d'infiltration

    drains d'inter-ception

    remblais ou tertre d'infiltration

    drains d'inter-ception et drainage souterrain

    S'il est possible d'amliorer pralablement le drainage naturel du terrain, se reporter la colonne suprieure.

    Dans l'tat actuel des connaissances, et sous rserve des rsul-tats des tudes en cours, il parat prudent de' s'en tenir au mode de dimensionnement propos .par le C.T.G.R.E.F, Il prend en compte la fois les caractristiques des sols et les indications fournies par la valeur de K fournie par le test de percolation.

    63

  • Dimensionnement de l'pandage souterrain en fonction du test de percolation et de l'hydromorphie

    Surface de l'pandage en m2

    pour un logement de 3 chambres (4 - 5 personnes) 500 l/jour

    Valeur de K (test de percolation niveau constant)

    500 50 50 20 20 10 106

    HYDROMORPHIE Type de sol sableux sol sablo-limoneux sol limoneux*

    sol trs permable moyennement permabilit permable mdiocre

    limon argileux*

    trs peu permabie

    SOL BIEN DRAINE

    pas de nappe superficielle

    15 m2 de tranches 25 m2 de tranches 40 m2 de tranches 60 m2 de tranches ou 25 m2 de lit peu profondes d'infiltration profondeur

    0,60 0,80 m

    SOL MOYENNEMENT DRAINE hauteur de la nappe : voisine de 1 m 1,5 m

    20 m2 de tranches ou 35 m2 de lit

    30 m2 de tranches profondeur 0,60 m

    50 m2 de tranches profondeur 0,60 m

    SOL MAL DRAINE

    hauteur de la nappe : voisine de 0,5 1 m

    tertre d'infiltration 35 m2

    tertre d'infiltration 50 m2

    ou drainage du sous-sol

    50 m2 de tranches drainage ou tertre du sous-sol et d'infiltration ' tertre d'infiltration

    120 m2

    ' pour K < 6 mm/h ou dans les terrains constitus d'argile gonflante, l'pandage souterrain sera exclu et remplac par un filtre sable

    Les surfaces proposes peuvent apparatre importantes et de nombreux pandages souterrains ont pu donner satisfaction avec des surfaces trs infrieures. Il faut cependant considrer qu'une intervention sur un pandage souterrain insuffisant est une opration trs lourde, qui peut tre aussi coteuse, et parfois plus, que la ralisation initiale. Il importe donc de pren-dre des coefficients de scurit importants qui se traduisent par un abaissement du niveau de risque d'chec et un accroisse-ment trs sensible de l'esprance de vie du dispositif. Dans certains cas, par contre, il peut tre plus judicieux de ne mettre en uvre dans un premier temps qu'un pandage rduit, en rservant une possibilit d'extension pour faire face des diffi-cults ventuelles.

    3.3. Mise en uvre de l'pandage souterrain

    Les techniques d'pandage souterrain font appel des tranches d'infiltration qui peuvent tre parfois remplaces par des lits filtrants. L'objectif est de rpartir dans les meilleures conditions l'effluent devant tre infiltr sur la surface d'un sol prpar cette intention. On recouvre ensuite le dispositif par les couches superficielles de sol en place, afin de retrouver l'usage initial des surfaces utilises.

    64

  • Fig. 36 MISE EN UVRE DE L'EPANDAGE (Principe)

    Ventilation

    Tuyau collecte. des effluents

    Fosse septique.

    Drains

    3.3.1. Ralisation des tranches filtrantes

    On peut estimer que la profondeur des tranches filtrantes (ou des lits) la plus favorable est comprise entre 0,50 et 0,70 cm. Mais, le plus souvent, elle est impose par le niveau de sortie de.la fosse septique et la topographie de terrain utilis. La largeur de tranches peut varier de 30 80 cm. L'intervalle entre les tranches, calcul partir de l'axe, est gal ou suprieur 2 m pour les tranches dont la largeur est comprise entre 30 et 60 cm et 2,5 m lorsque la largeur varie de 60 80 cm.

    Le fond de la tranche reoit une couche de cailloux de granulo-mtrie voisine de 15 40 mm sur 10 15 cm (Fig. 37). Lorsque le fond

    r ig. 37 TRANCHEE D'INFILTRATION (coupes)

    o

    m

    Coupe longitudinale

    65

    Coupe transversale

  • de ta tranche parat argileux, il est recommand d'taler une couche de sable de 4 5 cm destine supporter la couche de cailloux. Cette prcaution augmente cependant significativement le cot de l'pandage. La canalisation de dispersion, dont le diamtre est de 80 ou 100 mm, peut tre constitue soit par des drains en poterie non jointifs soit par des canalisations en plastique ou mme des drains agricoles. Lorsqu'on uti-lise ces deux derniers matriaux, il faut pralablement pratiquer des fentes d'environ 5 mm de large tous les 30 cm. Cette canalisation de dispersion est ensuite noye dans la couche de cailloux (granulomtrie 15/40) qui la recouvre d'environ 5 cm.

    Fig. 38 SCHEMA D'UN EPANDAGE SOUTERRAIN

    JSortie fosse septique Regard y

    Drains perfors

    Tranches.

    Plastique avec fente

    O 'Avec trous au fond

    Poterie

    DIVERS DRAINS D'INFILTRATION

    Une couche de feutre jardin (feuille anti-contaminante couram-ment utilise en travaux publics) place au-dessus de la couche de cailloux avant le remplissage du reste de la tranche par de la terre vgtale a pour but d'viter le mlange de la terre au matriau de diffusion. Elle ne doit pas tre impermable (feuille plastique), ce qui gnerait raration du dispositif dinfiitration et du sol. Les drains seront placs aussi horizontalement que possible. Dans les terrains en pente, les tranches seront disposes paralllement aux courbes de niveau (Fig. 39). tt est souhaitable de limiter la longueur unitaire 20 m au maximum

    Fig. 39 EPANDAGE EN TERRAIN EN PENTE

    Fosse septique

    66

  • de chaque tranche, ce qui conduit en multiplier le nombre. Dans le but d'obtenir une rpartition aussi rgulire que possible, les tranches sont alimentes partir d'une bote de rpartition. Elle peut tre combine avec un dispositif de protection de l'pandage (Fig. 40.) et (ou) un siphon.

    Fig. 40 REGARD DE REPARTITION

    Regard de rpartition

    yranches d'infiltration

    Machmeier (25) propose un mode de ralisation dit en srie parallle qu'il considre comme le mieux adapt. Cette disposition permet d'utiliser progressivement la surface disponible de l'pandage au fur et mesure du colmatage des tranches situes l'amont, qui fonctionnent alors sous une charge hydraulique permanente (Fig. 41).

    Fig. 41 EPANDAGE SOUTERRAIN ARRANGEMENT EN SERIE-PARALLELE (MACHMEIR)

    '^VmWAVTWCWATV

    Regards de distribution

    i/Kwn

    ife?s &,.' ' I - - I , ' I J,

    Tranches d'infiltration

    Fosse septique

    57'. '..-. 'I.v J.l wr %*

    67

  • Exemple de calcul :

    Pour un logement de type F4 (3 chambres), l'pandage dans un sol sablo-limoneux moyennement drain ncessiterait une surface d'infiltration d'environ 45 m2

    Ralis au moyen de tranches de 0,60 m de large, leur longueur totale serai! de 75 m en 6 tranches de 12,5 m et espaces de 2,5 m. La surface occupe par l'pandage serait (6x2,5) x 12,5 - 182,5 m*.

    Dans le cas o un lit d'infiltration est utilis (Fig. 42), les disposi-tions constructives sont identiques pour ce qui concerne les matriaux et leurs dispositions, l'intervalle entre les canalisations de dispersion tant voisin de 2 m. Cette technique moins satisfaisante devrait tre rserve aux sols sableux, dans lesquels la mise en uvre des tranches est difficile, ou lorsque la surface des terrains disponibles est insuffisante.

    Fig. 42 LIT D'INFILTRATION

    Terre vgtale

    3.3.2. Prcautions prendre Le respect du dimensionnement et les dispositions constructir au cours de l'excution ves prcdemment dcrites ne suffisent pas garantir le bon fonction-ds travaux nement et surtout la prennit de l'pandageDes prcautions indispen-

    sables, relevant le plus souvent du simple bon sens, doivent tre prises et sont d'autant plus grandes que la qualit du sol s'avre moins borine. Il convient tout d'abord de ne pas effectuer les terrassements lorsque le sol est dtremp ou simplement humide. Un test simple peut situer le degr d'humidit acceptable. Il ne faut pas qu'on puisse confectionner un fil en roulant la terre entre ses mains (limite d'Atterberg). Les tranches ou le lit ne doivent pas rester ouverts plus d'une journe, afin de/ ne pas risquer le colmatage des pores par des poussires ou par urie pluie battante. Lorsque les terrassements sont raliss par des pelles mcani-ques, on finit par une scarification des parois et du fond au moyen d'un rteau. Pour les lits filtrants, la pelle mcanique ne doit pas ent/er dans le lit en construction. Au cas o il n'est pas possible de /viter, les 15 derniers cm du lit doivent tre creuss manuellement. Pour/viter cette finition manuelle, Machmeier propose d'adapter au godet de/pelle mca-nique un dispositif assurant une- scarification (Fig. 43). Erifrn, on prend soin de protger le terrain d'pandage contre les eaux defniisseHement provenant des surfaces impermabilises. Pour cela, le te/rain devra tre lgrement surlev ou ceintur par un foss drivan! ces eaux de ruissellement. /

    68

  • Fig. 43 AMENAGEMENT D'UN GODET DE PELLE MECANIQUE

    I -> Tiges ou ergots de 2 cm de diamtre M> et 4 cm de longueur entraxe de 8 cm i X environ, souds sur une plaque dmontable.

    Dents du godet de la pelle

    Un dispositif d'pandage souterrain peut, aprs plusieurs annes de bon fonctionnement, ne plus vacuer les volumes d'effluents qui lui sont appliqus. Cette insuffisance est le plus souvent due au dveloppe-ment de zones trs fortement colmates qui diminuent la surface relle-ment efficace d'infiltration. Avant d'envisager la mise hors service de l'pandage existant et son remplacement par un nouveau dispositif, on -peut tenter d'en restaurer la capacit d'infiltration.

    Une des mthodes proposes consiste laisser au repos une partie de l'pandage pendant 1 2 mois, afin que le dveloppement des fermentations arobies minralis les matires organiques responsables du colmatage. Si cette mthode russit, on poursuivra l'utilisation du dispositif d'pandage en alternant tous les 6 mois l'utilisation de chaque partie du lit. En cas d'insuccs, on devra construire un nouveau dispositif dont les dimensions seront comprises entre la moiti et les 3/4 du dispositif existant et on mnagera une priode de repos plus longue pour l'ancien dispositif.

    Une autre mthode (53) consiste en l'application d'eau oxyg-ne. Cet oxydant chimique de la matire organique est efficace aux conditions de pH des pandages et prsente l'avantage de ne pas pro-duire de composs toxiques. Les doses utiliser dpendront de la taille de l'pandage et seraient de l'ordre de 50 100 I d'eau oxygne commerciale dilue 50 % avec de l'eau potable. L'application d'eau oxygne sera ralise en deux fois et si possible juste avant une priode de repos, l'occasion de vacances par exemple.

    Il serait souhaitable que ce procd fasse l'objet d'tudes plus approfondies, dans le but notamment de dfinir ses conditions d'utilisation ventuelles dans le cadre de la maintenance normale d'un dispositif d'pandage.

    En conclusion, la difficult majeure que reprsentent le dimensionnement et la mise en uvre d'un pandage souter-rain efficace peut tre surmonte par : une bonne comprhension des processus d'infiltration ; . une reconnaissance prcise du site ; . une ralisation soigne.

    La mise en uvre comporte nanmoins, et comme pour beaucoup de raisations, des risques d'checs. Ces risques seront d'autant plus faibles que les surfaces mises en jeu seront plus grandes. Lorsque l'pandage est ralis en mme temps que l'habita-tion, son cot est beaucoup plus faible que s'il doit tre confec-tionn aprs l'amnagement du terrain sur lequel il prendra place. // convient donc de limiter les risques coteux d'inter-vention sur^ un rit d'pandage en adoptant initialement un dimensionnement aussi confortable que possible.

    69

    il

  • 3.4. Dispositifs d'assainissement individuel pouvant remplacer l'pandage souterrain

    Dans un certain nombre de cas, les caractristiques du sol ne sont pas compatibles avec l'pandage souterrain. Il est alors ncessaire de faire appel d'autres techniques qui sont en gnral moins satisfaisan-tes et plus coteuses, mais qui peuvent cependant prsenter une effica-cit et une fiabilit trs acceptables.

    3.4.1. Principaux cas pour lesquels un pandage souterrain ne peut tre utilis

    L'pandage souterrain ne peut pas tre utilis lorsque les condi-tions de site sont trop nettement dfavorables ou lorsque les surfaces ncessaires, compte tenu de la qualit du sol, ne sont pas disponibles. Parmi ces conditions dfavorables, les cas les plus couramment ren-contrs sont les suivants :

    Niveau de la nappe souterraine trop lev

    Lorsqu'en hiver le niveau de la nappe souterraine atteint ou approche le niveau du fond de l'pandage souterrain, les forces capillaires qui permettent le passage de l'eau travers la couche colmate devien-nent trop faibles pour assurer l'infiltration permanente des eaux. On se trouve alors dans des conditions d'coulement en sol satur qui se traduisent par un engorgement de l'pandage et une stagnation des eaux uses en surface. Pour surmonter cette contrainte, trois solutions sont possibles :

    . . rabattre le toit de nappe par un drainage profond ;

    surlever le niveau du drainage par la confection d'un tertre d'infiltration ;

    . vacuer l'effluent en surface aprs une puration complmen-taire par filtration sur sable.

    Sol insuffisamment pais sur un substratum impermable

    Une paisseur insuffisante de la couche de sol arable situe au-dessus d'un socle rocheux impermable peut conduire, soit l'impos-sibilit matrielle de raliser le rseau u'panuaye iorsque i'paisseur de la couche de sol est infrieure 0,60 m, soit un ennoyage du dispositif et risque de rsurgences en cas de terrain en pente lorsqu'elle est comprise entre 0,60 et 1,5 m. Si la couche de sol est trs peu paisse, on fera ncessairement appel un rejet en surface, aprs filtration sur sable. Si la couche de sol dpasse 0,60 m, l'utilisation d'un tertre filtrant permet-tra d'obtenir une infiltration des eaux dans des conditions acceptables

    Sol insuffisamment pais sur un sous-sol fissur f

    Dans ce cas (K suprieur 1 000 m/h), l'limination des effluents est trs facilement assure. Par contre, les processus d'puration ne sont pas suffisamment longs pour garantir une puration convenable. Il fut alors mettre en place un sol reconstitu sous la forme d'un filtre sable qui, selon les cas, remplacera le sol en place ou bien s'y superposera/ Ce sol sera constitu par du tout-venant sablo-limoneux prsentant/' une bonne permabilit. /

    / Sol insuffisamment permable en surface et permable en profondeur

    On rencontre parfois des sols qui prsentent une couchi superfi-cielle trs impermable situe sur des horizons permables, capable d'infiltrer rapidement les effluents. Il est alors possible d'infiltrer les ef-fluents au moyen de puits filtrants. Ces dispositifs sont admr dans cer-tains Etats des U.S.A. en remplacement et dans les mme "conditions d'utilisation que l'pandage souterrain. Compte tenu du moindre pouvoir d'puration biologique de ce dispositif, il ne semble pas acceptable d'y admettre sans prcaution des effluents sortant directement des fosses septiques // est ncessaire de parfaire l'puration pralable par un ffftre sable qui liminera notamment une part importante du ijsque bactrio-logique.

    70

  • Pente de terrain trop forte

    Une pente de terrain suprieure 15 % exclut pratiquement la mise en uvre d'un pandage souterrain, d'autant plus qu'une telle inclinaison s'accompagne le plus souvent d'une faible paisseur de sol. Dans de nombreux cas, une terrasse suffisamment tendue sur laquelle on-fera un apport de terre cultivable pourra recevoir un pandage classi-que. Lorsque le cot de cette terrasse ne sera pas supportable, on utilisera une filtration sur sable et un rejet dans un puits filtrant ou en surface, suivant la permabilit du sous-sol et la topographie.

    3.4.2. Epandage drain Ce procd trs peu utilis en France, est dcrit dans plusieurs publications (54) (25). Il est constitu par un pandage de type classique auquei s'ajoute un rseau de drains. Ce rseau, semblable celui utilis pour l'assainissement agricole, aboutit dans un exutoire naturel lorsque la topographie le permet ou, sinon, dans un puits pouvant recevoir une pompe d'puisement du type vide-cave. Le rseau de drain, gnrale-ment limit un drain unique, est tabli une cote infrieure d'au moins 1 m celle du rseau d'pandage. La position respective des canalisa-tions d'pandage et des drains doit tre telle que la distance entre les deux dispositifs soit aussi grande que possible et toujours suprieure 3 m. Dans le cas d'pandage drain, il parat souhaitable d'accrotre l'inter-valle entre chaque canalisation de dispersion et de la porter de 2 3 m. li faut'noter que le drainage peut tre tendu la construction de l'habitaiton, en vue de limiter les risques de remontes d'humidit. Ce dispositif ne peut tre utilis avec succs que dans les cas de nappes temporaires dont l'extension serait trs limite. Il est galement nces-saire de disposer d'un exutoire assurant l'coulement des eaux de drai-nage.

    Fig. 44 EPANDAGE DRAINE

    Tranche d'infiltration Drain agricole

    -c:

    1 1 1 11 ! 1 1 1 !

    l i t ! ! ! I l ! i_l i _ : _ _

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    3.4.3. Tertre d'infiltration i, \

    Ce dispositif d'puration par le sol a fait l'objet de plusieurs publications (55)-(56). Il est accept par la rglementation de l'Etat de Pennsylvanie depuis 1970 et a fait dans cet Etat l'objet de plus de 2 500 applications. Il y est recommand pour les sols dont les rsultats du test de percolation sont suprieurs 36 mn par cm, ce qui correspond une valeur de K infrieure 10 15 mm/h, et lorsqu'on observe une nappe perche saisonnire moins de 60 cm du sol. Il est constitu par un tertre de sable rapport sur le terrain naturel pralablement dcap

    71

  • (Fig. 45). Sa hauteur est voisine de 1 m. La surface d'infiltration mesure au niveau du dispositif de dispersion est celle dfinie pour un sol sableux, c'est--dire environ 30 40 m2 pour un logement de deux ou trois chambres (4 5 personnes) et de 10 m2 par chambre supplmentaire. Le

    Fig. 45 TERTRE D'INFILTRATION

    Cuve Fosse septique d'alimentation Terre vgtale

    W" I .; -y :-

    ! : ' !

    drain de dispersion de l'effluent est de mme nature que celui utilis pour l'pandage souterrain ; il est plac dans une tranche remplie par des cailloux (15 - 40 mm) et dont la largeur est de 0,80 m 1,20 m et la profondeur de 30 cm. L'alimentation de ce dispositif implique une pomoe et une cuve de stockage recueillant les eaux sortant de la fosse septique. Cette alimentation squentielle sous pression doit limiter les risques de colmatage du dispositif. Ce procd parat trs satisfaisant dans la mesure o il permet un droulement des processus d'infiltration et d'puration par le sol dans les meilleures conditions. Il peut tre, par contre, difficile intgrer prs d'un pavillon construit sur un terrain plat. La ncessit d'utiliser une pompe de refoulement des eaux entrane des sujtions . d'entretien et augmente trs sensiblement les cots d'installation et d'ex-

  • Fig. 46 FILTRE A SABLE SANS COLLECTE INFERIEURE

    i^a. terre vgtale ' ' ' ' ' / ' - ' ", - V

    sable-

    - I - 1 I

    sol fissur

    j r i

    0,60 m

    Fig. 47 FILTRE A SABLE AVEC COLLECTE INFERIEURE

    film anticontaminant terre .vgtale puits filtrant

    graviers

    sable

    graviers

    sable graviers

    cailloux

  • L:i liltration lente sur sable; est un procde dont l'efficacit est connue La filtration sur sable reproduit fidlement, el dans les meilleures conditions, les processus naturels de l'puration par le sol L'limination des lments organiques contenus dans les eaux uses procde de plusieurs types de phnomnes que l'on classe gnralement en ;

    tilirant

    utiliss ,.

    arrt des particules dont la taille est suprieure celle des porcs milieu

    adsorption de certaines molcules et desgermes su'les grains des matriaux

    transformation des matires organiques soluble ou particulaire par l'activit biologique dveloppe l'intrieur du filtre et qui (orme se qu'on appelle une membrane biologique.

    La filtration peut tre continue ou intermittente. Dans le cas ou elle est continue. l'eau doit contenir sous forme dissoute l'oxygne ncessaire au dveloppement ce la membrane biologique, ce qui n'est pas le cas pour des effluents sortant d'ure rosse septique.

    Dans le cas o elle est intermittente, ce qui es; le cas de l'assainisse^e-t individuel, l'oxygne atmosphrique diffuse dans les porosits vides d eai. Les dimensions du filtre correspondent des vitesses de filtration extrmement faibles, de l'ordre de quelques centimtres par jour, qui'sont celies d'un coulement dans un sol non satur

    (Fig. 48) Le filtre sable enterr est constitu de bas en haut par

    Fig. 48 MISE EN UVRE DU FILTRE A SABLE

    Film anticontaminant permable l'air feutre jardin

    graviers 15/25, .Mg|aj

    graviers 1.5/25.

    drain 0,100

    Z Terre sableuse -

    Gazon

    -'' '': ':.' '' '; Sable lav 0,25/0,60 mm ;".' -:

    liillIiii f

    | ^ & j ^ * / * 5 / a $ S

    3.00 maxi

    mwwviintK/i^?

    *

    m une couche de gravier dont l'paisseur est de 10 20 cm de / granulomtrie 1 5 - 4 0 mm dans laquelle seront noys les drains de ! collecte des eaux filtres (0 80 100 mm) ; (

    . une couche de sable de 0,50 0,70 tel que du sable de rivire de granulomtrie 0,4 0,6 mm prsentant si possible un coefficient d'uniformit infrieur 4 ; , I

    m une couche de graviers de 10 20 cm de granulomtrie de 15 25 mm dans laquelle seront disposes les canalisations de distribution :

    . une couche de feutre jardin destine protger la couetne de dispersion et la couche filtrante ; f

    m une couche de terre arable de 10 15 cm, qui peut recevoir un gazon. /

    L'intervalle entre deux canalisations de dispersion ou de/ collecte des eaux filtres est d'environ 2 m. '

    La surface ncessaire au filtre est comparable cale utilise dans le cas d'un sol sableux bien drain, soit environ 30 AOfm2 pour un logement de 2 3 chambres (500 l/j).

    74

  • Une alimentation squentielle du filtre par siphon ou par pompe sera utilise chaque fois que cela* sera possible, afin d'intresser l'en-semble de la surface du filtre dans les meilleures conditions.

    Le tableau suivant rassemble les rsultats obtenus par un filtre sable "recevant les eaux d'une fosse septique, raison de 7,2 l/m2/jour. Les rendements apparaissent particulirement levs.

    Rsultats obtenus par un filtre sable d'aprs Brandes) (59)

    Phosphore total (P) '

    Phosphore soluble (P)

    Matires en suspension

    DB05

    DCO

    N - NH4

    N - NTK

    N - N02

    N - N03

    Conformes totaux -100 ml

    Conformes fcaux-100 ml

    Sortie fosse septique

    Nb. Rsultats Moy, chant. mg/l mg/l

    72 8 - 2 5 14,2

    72 4 - 2 3 10,7

    67 31 - 130 68

    70 90 - 280 169

    58 187 - 610 344

    71 30 - 70 49

    72 45 - 79 63

    72 0,01 - 0.09 0,02

    72 0,1 - 0,3 0,15

    58 3,8 170 106 37.106

    58 0,002-2,910 0,74.106

    Sortie filtre sable

    Nb, Rsultats Moy, chant. mg/l mg/l

    67 4.3 - 15 8.2

    61 4.1 - 14 7.6

    68 3 - 3 0 11

    64 0,2 - 6.5 1.8

    58 10 - 88 22

    68 0,1 - 6.4 1

    66 0,4 - 6,5 1,9

    70 0,01 - 1.5 0,11

    50 6,8 - 56 32.2

    59 '10 7 400 428

    61 10 310 25

    Rend, purt

    42.3

    30

    83.8

    98.9

    936

    98

    46.5

    Le filtre sable flux horizontal peut tre envisag lorsqu'il n'est pas possible d'utiliser un puits filtrant et lorsque la topographie n'autorise pas un rejet en surface. Il fait actuellement l'objet d'une exprimentation de longue dure de la part des services d'Hygine des Directions Dpar-tementales des Affaires Sanitaires et Sociales des dpartements de VENDEE et de LOIRE-ATLANTIQUE. Les rsultats obtenus par ces dis positifs sont trs encourageants.

    Fig. 49 FILTRE A SABLE A CHEMINEMENT HORIZONTAL

    75

  • Le filtre est divis en deux parties identiques. Chacun des filtres est constitu d'amont en aval par :

    un dispositif de rpartition au moyen d'une canalisation en PVC perce de trous et capable de rpartir refluent sur toute la largeur du lit ;

    un lit do gros cailloux (30-50) sur 1,20 m de filtre et qui a pour but d'amliorer la rpartition dnue :

    un lit de graviers ronds (8-1?) sur 0.80 m assurant la transition entre la couche de rpartition amont et le sable situ l'aval ;

    un lit de sable de rivire, type sable de Loire sur 3 m :

    un lit de graviers situ la partie infrieure de l'aval du filtre

    Dans un plan vertical, les diffrents lits de matriaux filtrants sont recouverts par un revtement poreux anticontaminant et une couche de terre cultivable aussi lgere que possible (terre sableuse) qui peut tre seme.

    Dans les conditions normales, les deux filtres sont utiliss en parallle. Les couches de matriaux amont ont pour but essentiel d'assurer d'une part la rtention ces particules en suspension grossires qui se seraient chappes de la fosse, d'autre part une premire puration biologique arobie la manire d'un lit bactrien.

    L'aration dans les couches amont sera facilite par les variations de la cote pizomtrique du liquide qui seront en relation avec les variations de dbit. En effet, lorsque le niveau s'abaisse, la culture bactrienne qui se dveloppe sur les cailloux est en contact avec l'oxygne diffusant dans l'ensemble du lit. Le complment d'puration, e! notamment l'limination des germes, est sans doute davantage le fait des couches de sable situes a l'aval. Les performances obtenues par des filtres ayant atteint des conditions de fonctionne-ment qu'on peut qualifier d'quilibre (aprs 18 mois) peuvent se caractriser de la manire suivante :

    DCO DB05 N-NTK N-NTK Conformes fcaux

    50 a 100 mg/l 10 25 mg/l 20 40 mg/l 4 30 mg/l

    102 103 par 100 m!

    Le dimensiannement propos est celui adopt pour le filtre sable flux vertical, soit 30 40 m2 pour un logement de 3 chambres et 10 m2 par chamrjre suunien-en-taire.

    3.4.6. Autres dispositifs de filtration Plusieurs procds faisant appel une tiitration sur sable ont t proposs, tels que la filtration intermittente ou la filtration avec recircula-tion. Ces dispositifs, qui ne semblent pas avoir fait l'objet d'une trs'large diffusion, impliquent l'utilisation d'une cuve de stockage des eaux issues de la fosse septique et d'une pompe de refoulement. Ils mettent en uvre des surfaces de filtration rduites voisines de 5 m2 pour un logement. Il s'ensuit ncessairement un colmatage relativement rapide du filtre qui peut tre estim, quelques mois. La rnovation de la couche colmate du filtre ncessit alors l'enlvement de 2 5 cm de sable et un appoint en sable propre aprs 3 ou 4 oprations

    / '

    3.4.7. Puits d'infiltration Ce dispositif a pour but d'infiltrer les eaux uses par l'interm-diaire des couches profondes du sous-sol. Son utilisation est gnralise en France bien que la rglementation n'en prvoie l'usage qu' l'aval d'ur lit bactrien et avec un amnagement particulier consistant en une co/iche de sable sa partie suprieure, dans le but de filtrer l'effluent. En fait, et compte tenu de la granulomtrie leve des matriaux sous-jacents, la permanence de cette couche de sable est trs alatoire. L'interaiction rglementaire d'utiliser un puits filtrant l'aval immdiat d'une fosse septique (puisard) sera sans doute maintenue dans la nouvelle rglemen-tation, en raison des risques de contamination qu'implique ce ifriode de dispersion. Le puits d'infiltration parat par contre acceptable lorsqu'il est utilis pour l'limination des eaux aprs une filtration sur sat6le tablie dans un sol dont les couches superficielles sont impermables. Il est constitu par une exacavation dont le diamtre est compris en/re 2 et 3 m.

    76 /

  • Sa profondeur est comprise entre 3 et 5 m et ne doit pas atteindre la nappe phratique (Fig. 50). La surface d'infiltration peut ainsi d v e l o p p e r p l u s i e u r s m t res ca r rs . Le pu i ts est combl par des moellons ou des cailloux de granulomtrie leve (80 100 mm). La partie suprieure est maonne ou buse pour assurer la stabilit de l'ouvrage. Le puits d'infiltration devrait tre dimensionn en fonction de la permabilit des couches gologiques concernes. En raison de la difficult d'apprcier la permabilit du sous-sol, il est souhai-table de prvoir, sinon de construire immdiatement, deux puits filtrants pouvant fonctionner en srie.

    Fig. 50 PUITS D'INFILTRATION Tampon

    Terrain permable

    Procds de substitution l'pandage souterrain

    Types de procds Conditions d'utilisation Dimensionnements pour un F4 REMARQUES

    Epandage drain Sol hydromorphe niveau de la nappe trop lev (nappe temporai-re perche ou faible transmissivit)

    Surface d'infiltration : 30 60 m2 selon la permabilit du sol ; tranche drainante situe 1 m au-dessous de l'pandage

    Ncessite un exutoire natu-rel ou un puits de collecte et un pompage

    Tertre d'infiltration Sol insuffisamment pais (0,6 1,5 m) sur un substratum im-permable ou/et ni-veau de nappe trop lev

    30 40 m2 au niveau de l'pandage ; Hauteur 1 m ; Pente des talus 3/1

    Ncessite une cuve et un pompage entre la fosse septique et l'pandage

    Filtre sable flux vertical

    Sol insuffisamment pais sur un sous-sol fissur ou sol trs impermable et surfa-ce insuffisante pour un epandage classique

    30 40 m2 Reconstitue un sol de bonne qualit

    Filtre sable flux horizontal

    Sol insuffisamment pais ou trs imper-mable sur un sous-sol non permable ou autre condition nces-sitant un rejet dans un foss

    30 40 m2 en deux lments Procd rcent confirmer

    Puits dnfiftration Sous-sol permable reoit le rejet d'un filtre sable

    Diamtre 2 3 m -Profondeur 3 5 m

    Prvoir la construction de deux puits filtrants en srie

    77

  • En conclusion, la gamme des techniques utilisables en assainissement Individuel est tendue et permet d'apporter une solution acceptable chacun des problmes poss par l'assainissement individuel. Cependant, la technique la plus satisfaisante est celle qui fait appel la fosse septique et l'pandage souterrain faible profondeur. EBe doit donc tre mise en uvre dans tous les cas o son application est possible. La faisabilit et le dlmenstonnement d'un pandage souterrain sont trs dpendants de la nature du sol et de son aptitude l'infiltration. Avant toute ralisation d'un dispositif, Il convient donc de s'assurer de cette aptitude par une re-connaissance au moyen d'un sondage complt ventuelle-ment par un test de percolation. La prsence d'une nappe temporaire ou permanente un niveau trs voisin de celui auquel doit tre tabli l'pandage entrane un risque majeur de mauvais fonctionnement.

  • 4. Limites techniques et conomiques de l'assainissement individuel

    Dans la mesure o l'assainissement individuel apporte une solu-tion satisfaisant aux objectifs gnraux de l'assainissement, il convient de prendre en compte ce mode d'quipement et de le comparer l'assainis-sement collectif. Pour tablir cette comparaison il est ncessaire, d'une part de connatre le cot de l'assainissement individuel, et d'autre part de prciser les mthodes et moyens mettre en uvre pour assurer sa bonne utilisation.

    4.1. Cot de l'assainissement individuel

    \

    Le cot d'un dispositif d'assainissement individuel est principale-ment conditionn par :

    . le type et le dimensionnement des quipements

    . les conditions de leur mise en uvre.

    Ces conditions peuvent considrablement varier d'un site un autre et avoir des incidences financires trs importantes. Ainsi, par exemple, un accs difficile au terrain sur lequel doit tre situ le dispositif d'assainissement peut entraner une majoration trs sensible du cot. Il en est de mme pour certaines situations topographiques ncessitant une alimentation de l'pandage souterrain par pompage. Les principales diffi-cults seront rencontres pour l'quipement de logements anciens pour lesquels les techniques classiques devront souvent subir quelques adap-tations.

    V 4.f (.1. Description et dimensionnement des filires

    \

    Les cinq filires examines et leurs variantes sont susceptibles de rpondre la trs grande majorit des cas rencontrs.

    La filire de base n 1 est constitue d'une fosse septique de trois mtres cubes et d'un pandage souterrain constitu d'un rseau de tranche d'infiltration de 0,6 m de large et d'une longueur de 60 m protg par un prfiltre. La filire n 1 bis est utilisable lorque l'tude du sol indique la prsence d'une nappe temporaire. Elle consiste compl-ter l'pandage classique par un rseau de drains aboutissant un. exutoire de surface (foss) ; la longueur du drain est estime 15 m et celle de la canalisation de rejet en foss environ 50 m.

    La filire n 2 s'applique dans le cas o le sol ne prsente pas une permabilit suffisante en surface mais permet une infiltration en profondeur. EUe est constitue par :

    m une fosse septique de 3 m3

    79

  • . un filtre sable de 40 m2 cheminement vertical

    . un puits filtrant de 2 m de diamtre et 3 m de profondeur.

    Pour une variante n2lbis] le puits filtrant est supprim et remplac par un rejet au foss aprs filtraVon.

    La filire n 3 est utilisable lorsque le terrain prsente une nappe dont le niveau est moins de 1 m de celui du terrain naturel. Elle est constitue par une fosse septique de 3 m3 et un tertre d'infiltration. Ce dispositif de dispersion est constitu par un massif en tout-venant recou-vert de terre vgtale dans lequel s'effectue la dispersion.

    L'alimentation de ce tertre est ralise par une pompe place dans une cuve de 500 I l'aval de la fosse septique.

    La filire n 4 utilise une nicrostation et peut tre envisage lorsque la surface du terrain disponible n'est pas suffisante pour tablir un pandage souterrain. Elle est constitue par une station d'puration biolo-gique par boues actives faible charge quipe d'une cuve de rtention des boues et par un pandage souterrain dont la longueur est rduite de moiti.

    Cots d'investissement Le cot d'investissement correspond la mise en uvre du dispositif. Par rapport aux valeurs proposes, il est possible de constater des variations d'environ 25 30 % en plus ou en moins.

    Pour la filire n 1, il peut s'tablir de la manire suivante :

    - Fosse septique 3 000 I. en bton arm :

    + prix de base

    + transport, manutention, terrassement et pose

    + branchement de canalisation et ventilation

    1 600 F.

    800 F.

    700 F.

    Total fosse septique

    Epandage souterrain :

    + prfiltre, regards et canalisations de liaison

    + tranches ralises la pelle mcanique finition manuelle 60 m

    + sable en fond de tranche 4 m3

    + cailloux hauteur de remplissage environ 25 m3

    + drains d'infiltration

    - fourniture et pose 60 m

    + vacuation d'une partie des dblais

    3 "100 F.

    1 100 F.

    1 200 F

    400 F

    2 000 F.

    1 200 F.

    600 F

    6 500 F.J

    Total 9 600 i

    Pour la filire 1 bis, le rseau de drainage peut tre estim environ ! 500/F.

    soit un cot total de 11 10/6 F.

    Pour la filire n" 2, le filtre sable de 30 m2 peut tre valu comme suit

    hors taxes

    + Terrassement

    + matriaux : cailloux (15 m3 environ)

    : sable (20 m3 environ)

    + quipements prfiltre diffusion et collecte

    + regard et raccordements

    + puits d'infiltration - diamtre 2 m - profondeur 3 m

    + vacuation des dblais

    Total filtre sable

    + fosse septique

    7 800 F

    3 100 F

    Total filire n 2 10 900 F.

    80

  • Pour la filire n" 2 bis, le remplacement du puits d'infiltration par une conduite de rejet un foss entrane une diminution du cot d'environ 1 200 F.

    Le cot de cette- filire s'tablit donc 9 700 F.

    Pour la fiSre n" 3, on doit aiouter la fosse septique de 3 m3 une cuve de 500 I. et une pompe immerge. Le cot de cet quipement install peut tre estim : 4 000 F. dont 1 000 F. pour la pompe.

    Le tertre filtrant peut tre estim au mme cot que celui du filtre sable.

    Le cot de l'enlvement de la terre vgtale et sa remise en place sur le tertre tant du mme ordre de grandeur que celui de l'vacuation des dblais ncessaire la mise en uvre du filtre sable. L'valuation de la filire n 3 s'tablit 73 500 F.

    Pour la fUire n 4, la fosse septique est remplace par une microstation dont le cot peut tre valu de la manire suivante :

    - prix de la station * 5 600 F.

    - installation, terrassements, raccordements, canalisations et lectricit 2 400 F.

    Total

    - pandage souterrain estim 50 % du cot de la filire n 1,

    Cot total

    COUTS D'INVESTISSEMENT (Estimations en francs 1980)

    Filires Prtraitement Evacuation

    8 000 F.

    soit 3 250 F.

    11 250 F.

    Total en Francs

    Epandage Filtre Puits souterrain ou infiltration

    tertre

    N 1 Fosse septique Epandage souterrain

    3 100 6 500

    7 000 11 000 9600

    N 1 bis Fosse septique Epandage souterrain Drainage

    3 100 6 500 1 500

    8 000 13 000

    J fOO

    N 2 Fosse septique Filtre sable + puits d'infiltration

    3 100 6 400

    1 400

    8 000 13 000

    10 900

    N" 2 bis Fosse septique Filtre a sable Evacuation au foss

    N 3 Fosse septique Alimentation par pompage Tertre filtrant

    N" 4 Microstation Epandage

    3 100

    3 100 4 000

    8 000 3 250

    6 400 200

    6 400

    7 000 12 000

    9 700

    10 000 a 17 000

    3 5O0

    9 000 14 000 f 250

    Le remplacement d'une fosse septique de 3 m3 par une fosse de 2 m3 se :. pour les filires 1, 2 et 3, par une diminution du cot d'environ 1 000 F, soit m o/_ ^ i ^rtfit nlAhii

    traduirait. ,_ environ 10 % du cot global.

    81

  • 4.1.3. Cot de l'entretien et de la maintenance

    Les filires n 1 et 2 ne comportant pas d'quipements mcani-ques, le cot de leur entretien se limite aux vidanges et aux nettoyages du prfiltre. Pour une fosse septique de 3 m3 utilise par quatre usagers, la priodicit de cette vidange peut tre estime trois ans. Le cot d'une vidange pouvant tre estim 360 F., le cot annuel sera de 120 F. auquel devraient s'ajouter deux nettoyages du prfiltre estims 80 F.

    Le cot annuel serait donc de 200 F. par an.

    Pour une fosse de 2 m3 utilise dans les mmes conditions, on peut estimer que la frquence de vidange sera double, ce qui porterait le cot d'entretien annuel (120x2) + 80 = 320 F.

    Pour la filire nb 3 (fosse septique, tertre filtrant), il convient de prvoir en plus l'entretien de la pompe, estim 200 F. par an.

    Pour la filire n 4 (nicrostation-pandage), le cot d'entretien s'tablit de la manire suivante :

    . consommation d'nergie lectrique 1,5 Kw par jour, soit sur la base de 0,24 F le Kwh : 1,5 x 365 x 0,24 F = 130F./an

    . entretien par contrat auprs d'une entreprise spcialise : 700 F./an

    . renouvellement du matriel d'oxygnation sur 5 ans estim 1 000/5 = 200 F./an

    Cot total de l'entretien : 1 030 F hors taxes

    4.1.4. Comparaison conomique des filires proposes

    Afin de pouvoir comparer entre elles les diverses filires prsen-tes ci-dessus, il a t fait recours la technique dite de l'actualisation. classiquement employe dans le domaine du choix des investissements ; cette technique vise exprimer en francs actuels (valeur 1980) des valeurs montaires chelonnes au cours du temps (investissements, frais d'exploitation, etc..) par l'intermdiaire d'un taux d'actualisation .

    Le rsultat en est la dtermination d'un cof global actualis qui permet le classement des diverses solutions en prsence.

    /

    Pour les calculs suivants, le taux d'actualisation retenu est de 10 % et la priode considre est de 30 ans pour toutes les solutions. /

    La dure de vie moyenne sera de : / - 30 ans pour les fosses septiques .

    - 15 ans pour les dispositifs d'pandage /

    les microstations j

    les quipements de pompage du tertre filtrant

    soit un renouvellement en 30 ans, > - 10 ans pour les filtres sable, les tertres filtrants et les puits d'infiltration,

    soit deux renouvellements en 30 ans /

    Le cot global actualis de chacune des filires s'tablit de la manire suivante

    82

    iani(

  • tableau rcapitulatif

    Filires

    N" 1 - Fosse septique 3 000 1."

    pandage souterrain

    Total

    Variante fosse septique 2 000 1.

    pandage souterrain

    Total

    N 1 bis - Fosse septique 3 000 I.

    pandage souterrain drainage

    Total

    N 2 - Fosse septique 3 000 I.

    filtre sable

    puits d'infiltration

    Total

    N" 2 bis - Fosse septique

    filtre sable

    rejet au foss

    Total

    N 3 - Fosse septique

    pompage

    tertre filtrant

    Total

    N 4 - Microstation

    pandage souterrain

    Total

    Investissement en francs

    1980

    3 100

    6 500

    9600

    2 100

    6 500

    8600

    3 100 6 500

    1 500

    11 100

    3 100

    6 400

    1 400

    10 900

    3 100

    6 400

    200

    9700

    3 100

    4 000

    6 400

    13 500

    8 000

    3 250

    11 250

    Exploitation en francs/an

    1980

    200

    320

    200

    200

    200

    400

    1 000

    Cot global actualis

    en f. sur 30 ans/1980

    13 005

    13 290

    15 304

    16 915

    15 074

    21 837

    24 908

    Le caractre indicatif de ce tableau de cots doit tre soulign en raison des grandes variations qu'ils peuvent subir d'une rgion une autre, et en fonction des conditions de miseen uvre. Il permet cepen-dant de comparer les cots des diffrentes filires dans des conditions conomiques identiques.

    n apparat ainsi que les investissements sont trs voisins pour toutes les Mres, l'exception de celles utiSsant le tertre filtrant. Les cots d'exploitation sont trs significativement plus levs lorsqu'on em-ploie la microstation, en raison principalement du cot d'exploitation. Les cots actualiss, qui tiennent compte de la dure de vie de chacun des quipements, font aussi apparatre des diffrences trs sensibles, la filire classique se rvlant ia plus conomique. Enfin, la rduction du volume de la fosse de 3 2 m3 qui ncessite une frquence de vidange plus leve (2 vidanges au lieu d'une en 3 ans), entrane une augmentation du cot global actualis.

    83

  • 4.2. Critres de choix entre l'assainissement collectif et l'assainissement individuel

    Le choix entre l'assainissement collectif et l'assainissement indi-viduel se pose surtout en termes conomiques pour les petites collectivi-ts ou les extensions des zones pavillonnaires proximit des agglom-rations plus importantes. Cependant, d'autres critres, tels que la protec-tion de certains milieux rcepteurs sensibles et les considrations d'urba-nisme peuvent aussi tre pris en compte

    4.2.1. Comparaison conomique Le cot de l'assainissement collectif s'tablit sur trois postes qui sont :

    . le rseau gnralement situ sous la voie publique ;

    . la station d'puration ;

    les travaux de raccordement des habitations.

    En premire approximation, on peut chiffrer le cot prvisionnel d'un rseau d'assainissement en milieu rural en fonction du linaire dvelopp, en prenant comme base un cot de 350 400 F le mtre de canalisation. Ce cot ne prend pas en compte les travaux permettant le raccordement au rseau l'intrieur de la proprit prive. Peu coteux lorsqu'il s'agit d'une construction neuve ralise aprs la mise en place du rseau, ces travaux se rvlent trs lourds pour les logements an-ciens. En effet, ils impliquent gnralement des modifications trs com-pltes du trac des rseaux intrieurs, dont l'orientation doit passer d'un ct cour ou jardin un ct rue. Le cot de ces amnagements, qui restent la charge de l'usager, peut ainsi varier de 1 000 10 000 F et plus parfois.

    Le cot du rseau de collecte des eaux uses est li sa longueur et aux conditions dans lesquelles s'effectue sa mise en uvre. Pour une longueur donne, et dans le cas des petites collectivits, le cot est indpendant du nombre d'usagers desservis. En effet, le diamtre minimum de 200 mm est toujours suffisant pour assurer le transport des eaux uses. Les conditions de mise en uvre sont fortement influences par la topographie et la nature du terrain. Une topographie favorable permet d'utiliser les pentes naturelles,et vite le recours des surprofon-deurs et des postes de relvement lectromcaniques. La prsence d'eau, ou celle de rochers dans le sol, accroissent trs fortement les difficults de mise en uvre et se traduisent par une augmentation du/ cot. /

    / Pour ce qui concerne la station d'puration, il est parfois possi-

    ble, grce au lagunage par exemple, de diminuer les cots actuellement consentis lorsqu'on utilise des techniques d'puration de type intensif. Ces cots peuvent ainsi tre ramens de 1 000 ou 1 500 F 500 ou 600 P par usager desservi, lorsqu'il s'agit de capacits infrieures 200 usagers, soit 1 500 2 500 F par logement. /

    /

    On peut ainsi estimer en premire approximation que l'assainis-sement collectff devient plus coteux que l'assainissement individuel lors-que la longueur du rseau dpasse 15 m par logement On notfa que ce linaire correspond des terrains btis, dont la faade est d 25 30 mtres en moyenne et implique une urbanisation discontinue./ faut donc prendre en compte le potentiel de raccordements qui, int/essant des constructions neuves, bnficieront des meilleures conditions de cot et considrer dans des limites raisonnables les perspectives de dveloppe-ment des collectivits.

    84

  • L'assainissement collectif reprsente, pour les municipali-ts qui s'en quipent, l'infrastructure de trs loin la plus coteuse. Il convient donc de tirer le meilleur parti de cet investissement, d'une part en le limitant aux zones bties les plus denses, et d'autre part en l'int-grant dans un urbanisme cohrent. La ncessit de l'assainissement collectif s'impose le plus souvent pour la desserte de la partie la plus agglomre dans laquelle les logements souvent anciens ne disposent pas de terrains suffisants et parfois pas de terrain du tout, pour raliser un dispositif, mme trs sommaire, de dispersion dans le sol. A l'inverse, pour les logements loigns du centre et possdant un jardin de plusieurs centaines de mtres carrs, l'assainissement individuel peut apporter au moindre cot une bonne solution. Le problme est alors, dans la plupart des cas, d'arrter la limite entre ces deux zones contigus. Une approche pratique consiste, partir d'un projet de rseau correspondant une desserte exhaustive de l'agglomration, tablir le cot des branche-ments pour chacune des antennes d'un rseau ramifi et le comparer au cot de l'assainissement individuel. Il faut, bien entendu, s'tre assur pralablement de la faisabilit de l'assainissement individuel et de son cot, ce qui implique une reconnaissance pralable des sols et de leur aptitude l'infiltration des eaux. Une telle approche implique une tude de terrain minutieuse et longue avec la participation effective des futurs usagers ou de leurs reprsentants. Cette concertation, difficilement concevable dans le cas des collectivits importantes, parat s'imposer pour rtablissement des projets d'assainissement des petites collectivi-ts, en raison du montant des investissements mis en jeu, qui peuvent obrer gravement les budgets de ces collectivits pour de trs longues priodes.

    La rrise en place d'un rseau d'assainissement dans une petite commune est frquemment motive par la ralisation d'un lotissement auquel ses promoteurs et souvent les services administratifs associent l'obligation d'un assainissement collectif. Lorsque ce lotissement s'loi-gne sensiblement de la partie la plus dense de la commune, son raccor-dement au rseau communal, parfois encore au stade de projet, induit une extension coteuse de ce rseau, laquelle la commune ne peut faire face rapidement. Il n'est pas'rare, dans ces conditions, qu'un lotisse-ment soit quip d'un rseau d'assainissement en attente, les logements devant utiliser pendant une priode non dfinie des quipements d'assai-nissement individuel. Le caractre provisoire ainsi confr l'assainisse-ment individuel n'incite pas ceux qui y ont recours, lui consacrer les efforts financiers susceptibles d'en garantir une bonne ralisation et par consquent une prennit acceptable, on peut estimer qu'un dispositif d'assainissement individuel devrait s'amortir sur une priode d'au moins 15 ans. Cette dure enlve donc tout intrt financier un rseau d'as-sainissement en attente dont la justification pourrait tre l'conomie rali-se par une mise en uvre concomitante celle de la voirie.

    L'assainissement individuel offre une grande souplesse d'urbani-sation et, de ce fait, risque de participer l'extension du phnomne de mitage trs dommageable pour l'espace rural. En effet, une rponse technique acceptable peut tre trouve pratiquement tous les probl-mes auxquels peut se heurter la mise en uvre d'un assainissement individuel, l'exception toutefois des zones inondables qui ne devraient pas tre constructibles. Le recours des filtres sable par exemple permet de limiter quelques dizaines de m2 les surfaces consacres l'assainissement individuel. // n'en demeure pas moins que le domaine d'utilisation de l'assainissement individuel doit tre dfini en fonction des possibilits de mise en uvre de la technique de base faisant appel l'pandage souterrain faible profondeur. En effet, cette technique est la seule prsenter les garanties de fiabilit et de prennit suffisantes et comparables celles obtenues par l'assainissement collectif. Le recours aux autres techniques doit tre considr comme un moyen permettant de faire face des cas particuliers exceptionnels.

    85

  • 4.2.3. Protection du milieu naturel L'assainissement individuel peut tre aussi parfois justifi par le souci de protger efficacement des milieux naturels particulirement sen-sibles. On peut voquer un certain nombre de cas o la mise en place d'un rseau d'assainissement collectif peut entraner des risques de d-gradation du milieu naturel qui ne peuvent pas tre facilement limins par une station d'puration. L'activit piscicole de certaines rivires trs faible dbit d'tiage peut tre extrmement sensible des doses infimes d'ammoniaque.

    Lorsque l'on veut protger une rivire dans laquelle s'effectue la reproduction des salmonids (ppinires), il convient de ne pas dpasser un accroissement du taux d'ammoniaque de plus de .0,1 mg/l. Cette valeur limite implique que dans les meilleurs cas d'puration (puration biologique complte avec nitrification), le dbit d'tiage reste sensible-ment suprieur 20 litres par seconde pour un rejet de 100 habitants. Il n'est pas rare que ces conditions ne puissent tre garanties et que la protection de la vie piscicole soit incompatible avec un rejet dans la rivire // est alors plus rationnel d'avoir recours l'assainissement individuel plutt que de mettre en uvre un dispositif de rejet dans le sol aprs la station d'puration.

    Dans certaines rgions, il n'existe pas d'exutoire naturel vers les cours d'eau et les eaux de ruissellement s'engouffrent dans, les nappes profondes travers des terrains fissurs. Les rejets d'eaux uses collec-tes par les rseaux d'assainissement dans ces gouffres (ou btoires) sont trs dommageables pour la qualit des eaux souterraines. Enfin, la protection sanitaire des zones conchylicoles implique qu'elles ne soient pas soumises des rejets d'eaux uses qui n'auraient pas t dsinfec-tes efficacement. Pour les petites collectivits, une telle dsinfection ne peut tre obtenue autrement que par le lagunage naturel. L'assainisse-ment individuel constitue alors la seule autre solution, en raison de la capacit d'auto-puration du sol envers les germes pathognes.

    L'assainissement individuel apparait donc bien comme un mode d'quipement participant l'amnagement pouvant se justifier non seulement par des critres conomiques, mais aussi par des proccupations d'urbanisme et par le souci de protger le milieu naturel. Encore faut-il que cette technique soit utilise dans de bonnes conditions, et en particulier sur les sites qui lui sont favorables.

    /

    4.3. Cartes d'aptitude des sois 'assainissement

    individuel

    L'apprciation de l'intrt de l'assainissement individuel repose'' sur deux critres essentiels qui sont, d'une part la densit d'occupatiopi du sol, et d'autre part la faisabilit de l'assainissement individuel. l/a densit d'occupation du sol peut faire l'objet de dcisions d'urbanisme/et tre ainsi maitrise ; la faisabilit qui rsulte des caractristiques du/sol est une donne physique qu'on ne peut modifier. La matrise de l'-assai-nissement individuel en tant qu'quipement participant l'amnagement de l'espace urbanis, implique donc la connaissance pralable de/apti-tude du sol le recevoir. La caractrisation de l'aptitude du sol est/base sur plusieurs critres qui peuvent se traduire sous la forme de'cartes facilement utilisables. Le degr de prcision de ces cartes et, par voie de consquence, leur mode d'utilisation, dpend de l'chelle .laquelle elles sont tablies. /

    Plusieurs tentatives ont t menes pour laborer de/elles car-tes : / En 1978, dans le dpartement de la Haute-Garonne (46-61), ous l'gide des diffrents services dpartementaux de la Sant, de l'Equipement, de l'Agriculture, de l'Agence de Bassin Adour-Garonne et du Service Technique de l'Urbanisme.

    86

  • En 1979, dans le canton d'mfreville la Campagne (11) l'initiative de l'Agence de Bassin Seine-Normandie. Actuellement, dans le dparte-ment de la Seine Maritime (62), la Direction Dpartementale de l'Agricul-ture assure la matrise d'oeuvre d'une tude ralise par le laboratoire agronomique SAS de GARGENVILLE avec la participation financire de l'tablissement public rgional de Haute Normandie et l'Agence de Bassin Seine-Normandie.-fr

    Diffrentes approches sont ainsi exprimentes et il serait pr-matur de dfinir, partir de ces premires tentatives, une mthodologie susceptible d'tre applique dans tous les cas et aboutissant un type de document standardis.

    L'aptitude du sol l'assainissement peut se caractriser par trois types de critres qui sont les conditions d'infiltration, l'absence de rsur-gences et la prservation des ressources en eaux souterraines. Ce der-nier critre fait appel la notion de vulnrabilit des nappes et surtout la proximit des primtres de protection des captages. Il implique une bonne connaissance du sous-sol et de l'paisseur du sol au-dessus de l'aquifre. Il est ncessaire de pouvoir apprcier les conditions dans lesquelles se drouleront les processus d'puration (voir chapitre II). Les conditions d'infiltration sont relies aux deux paramtres essentiels que sont l'hydromorphie et la permabilit (voir chapitre III). Les considra-tions relatives l'hydromorphie excluent l'utilisation des terrains inonda-bles qui devraient en tout tat de cause ne pas tre constructibles. La prsence d'une nappe permanente ou temporaire moins de 1 m 1,5 m du niveau du sol constitue un facteur trs dfavorable, la permabilit doit tre suffisante dans les couches suprieures du sol, ou dfaut dans les couches profondes, si l'on admet la possibilit d'un recours systmati-que l'utilisation d'un filtre sable. Cette apprciation de la permabilit peut tre base sur des rsultats de test de percolation ; elle peut aussi sans doute reposer sur une bonne connaissance de la pdologie des zones concernes. Enfin, le risque de rsurgence peut tre apprci par la mise en vidence de la pente des terrains et de la prsence d'horizon ou de substrat trs peu permable faible profondeur. L'laboration de ces cartes ne peut, pour des raisons videntes de cot, tre base sur une dfinition prcise de ces critres l'chelle de la parcelle de terrain susceptible d'tre utilise pour un assainissement individuel. Elle passe donc ncessairement par la dlimitation d'units naturelles et l'tude des facteurs go-hydro-pdologiques. La traduction de ces facteurs en une carte d'aptitude rsulte d'une interprtation qui ne peut tre prise en charge que par des spcialistes. Cette carte pourrait comporter quatre couleurs :

    . le vert pour une bonne aptitude

    . le rouge pour une mauvaise aptitude

    . l'orange ou bistre pour une aptitude probable moyennant cer-taines prcautions

    . le blanc pour une trop grande incertitude l'chelle consid-re.

    L'intrt d'une carte dpendra bien entendu de l'importance plus ou moins grande des zones laisses en blanc qui sera fonction du degr d'investigation et de l'chelle laquelle sera tablie la carte.

    fc La dernire page de la couverture prsente un extrait de carte d'aptitude tablie pour cette tude.

    87

  • 4.3.2. Echelles des cartes et mode d'utilisation

    Sous rserve de confirmation par les tudes en cours, deux chelles semblent particulirement intressantes : celle du 1/50 000e (ou 1/100 000e dans un but d'conomie) qui correspondrait au niveau d'ap-proche dpartemental et celle du 1 /5 000e utilisable au niveau de la commune.

    Destines surtout aux administrations et aux autorits responsa-bles de l'amnagement et de l'urbanisme, les cartes au 1/50 000 doi-vent permette d'orienter les priorits dans la programmation des r-seaux d'assainissement: les zones rouges (sol impropre) doivent tre desservies en priorit moins que l'on ait dcid d'y interdire l'implanta-tion de constructions nouvelles. La carte au 1/50 000e doit aussi permet-tre de dfinir la conduite tenir devant un projet de lotissement prvu dans une commune qui ne possde pas de document d'urbanisme. En schmatisant beaucoup, la rponse pourrait tre la suivante. En zone verte, le projet de lotissement avec assainissement individuel est, a priori. recevable. Une reconnaissance plus prcise des sols sera seulement ncessaire en cours de travaux pour prciser le dimensionnement des dispositifs et leur implantation optimale. En zone orange ou blanche, le lotisseur doit produire une tude de sol comportant des sondages et des tests de permabilit. En zone rouge, le dossier n'est recevable que s'il comporte un projet complet d'assainissement.

    Dans l'tude ralise en Seme-Maritime, il s'est.avr possible d'affiner la carto-graphie et de distinguer huit units, ce qui permet la prise en compt de l'utilisation'des filtres sable. La description de ces units s'tablit comme suit :

    Unit 1 (VERT franc) ' : Sols profonds de bonne permabilit, ne souffrant pas d'excs d'eau en hiver.

    Sols de fond de valle, pour lesquels la nappe souterraine est suffisamment profonde. L'pandage souterrain est possible facilement.

    Unit 2 (VERT ple) : Sols profonds et de bonne permabilit.

    Ils occupent les vallons secs du plateau. L'extrme fond de ces vallons reoit en hiver une importante quantit d'eau (ruisselle-ment et infiltration des pentes voisines) Il peut dans certains cas se trouver engoig. L'pandage souterrain est possible facilement mais le cemturage du terrain est parfois ncessaire pour intercepter les arrives d'eau extrieures.

    Unit 3 (VERT barr) : Sols profonds et sains mais de permabilit mdiocre. L'pandage souterrain est possible mais ncessite une longueur de tranches impor-tante.

    Unit 4 (BISTRE) : Sols profonds de limon des plateaux L'pandage souterrain est possible dans des tranches de trs faible profondeur (sauf justification par une reconnaissance de dtail) et avec une longueur importante.

    Unit 5 (ROUGE ple) : Sols peu pais reposant sur la craie a faible profondeur

    L'pandage souterrain entranerait un risque important de pollution de la nappe L'assainissement individuel est possible par lit filtrant ralisant une puration ooussee L'infiltration de l'eau pure se fait ensuite naturellement dans la craie trs permable.

    Unit 6 (ROUGE barr) : Sols peu pais sur sous-sol argileux peu permable surmontant les couches permables de la craie

    Assainissement individuel possible par lit filtrant drain suivi d'un puits d'infiltration (si les exigences de protection de la nappe le permettent).

    Unit 7 (ROUGE franc) : Sols en gnral profonds mais engorgs jusqu' un niveau trs ( proche de la surface pendant une grande partie de l'anne ;

    Les terrains sont parfois inondables. La technique du puits o'infiltration pour le rejet de9 eaux pures n'est pas applicable (nappe trop superficielle ou absence de sous-sol permable). /

    Assainissement individuel impossible moins d'admettre un rejet des eaux en surface aprs puration pousse.

    Unit 8 (BLANC) /

    : Zone o la variabilit des terrains est trop importante pour qii'i! soit possible de dlimiter les secteurs favorables ou non l'chelle de 1/50000''. /

    La notice donne quelques prcisions sur les types de sols rencontrs et leur aptitude.

    Etablie l'chelle du 1/5 000e (voire au 1/10 "000),/une telle carte peut tre utilise pour l'laboration des plans d'occupation des sois. Plusieurs communes ont pu, en utilisant la carte d'aptitude des sols ralise par l'Universit de TOULOUSE, prciser ou rviser leur plan d'occupation des sols. /

    88 '

  • Enfin, la rfrence une carte d'aptitude peut constituer la pre-mire tape d'un processus d'examen des conditions d'application de l'assainissement individuel. Elle peut permetre de faire l'conomie d'une tude de terrain particulire, impliquant ou non la ralisation d'un test de percolation. La dfinition d'un dispositif d'assainissement individuel peut aussi avoir pour origine, soit la localisation du site sur une carte d'apti-tude, soit une reconnaissance lgre du sol permettant son classement dans une catgorie de sol bien connue, soit enfin une tude approfondie du terrain assortie d'un test de percolation.

    Conditions d'application de l'assainissement individuel

    Niveau d'approche

    Carte d'aptitude du sol

    Localisation du site

    L

    Construction

    Reconnaissance du terrain

    Etude de permabilit

    Sol inapte

    1 Pas de construction

    ou autre procd

    Reconnaissance du terrain

    1 CaractrisaHon du sol

    Possible

    Sol apte

    1 Construction

    Impossible

    Sol inapte

    1 Pas de construction ou autre procd

    1

    1 Elude du sol

    Test de percciation

    Sol apte

    1 Dimensionnement

    Construction

    Sol inapte

    < Pas de construction

    ou autre procd

    En conclusion, il faut sans doute attendre que plusieurs cartes d'aptitude des sols l'assainissement individuel aient t ralises pour tablir une mthodologie de base de leur ralisation et prciser leur mode d'utilisation. Elles paraissent indispensables l'tablissement des plans d'occupation des sols lorsque ces documents prvoient l'urbanisation de zones non desservies moyen et long terme par des rseaux collec-tifs.

    Quelles que soient leur qualit et leur prcision, ces cartes ne dispenseront pas, dans de nombreux cas, d'une reconnais-sance ponctuelle du sol, comprenant le cas chant la ralisa-tion d'un test de percolation. Il est donc trs souhaitable que se mette en place, au niveau des dpartements, une structure lgre mais efficiente, capable de raliser dans de bonnes conditions ces tests de percolation. Une telle structure a t mise en place par plusieurs Directions Dpartementales de la Sant. On peut penser qu'aprs plusieurs annes et la ralisa-tion de plusieurs centaines de tests, ces services dispo-seront d'une information trs complte qui facilitera la ralisa-tion des cartes d'aptitude des sols l'assainissement individuel ou viendra les complter.

    89

  • HUflMf^JiwwmBjuy^jp

    5. Extension des techniques de l'assainissement individuel l'assainissement des lotissements isols et des petites communauts

    Les techniques d'assainissement individuel dfinies pour la des-serte des logements unifamiliaux peuvent tre tendues avec des adapta-tions plus ou moins pnsquentes celles des petites collectivits (lotis-sements) ou des communauts (pensionnats, casernes) ou enfin des tablissements particuliers tels que des usines (effluents industriels ex-clus), htels, restaurants, colonies de vacances, campings... Les rejets de ces tablissements ont en commun de prsenter une composition d'ef-fluent typiquement domestique.

    Lorsque leur situation gographique ne permet pas un raccorde-ment au rseau collectif, ces effluents doivent tre traits de manire indpendante. La responsabilit du choix, de la mise en uvre et de l'exploitation de ces installations appartient, comme pour l'assainissement individuel, des personnes de droit priv. Le principal pioblme est alors pos par la dfinition des caractristiques des effluents bruts. Les techni-ques d'puration doivent permettre d'obtenir un degr d'puration nces-saire la protection du milieu rcepteur, et la rusticit de ces techniques doit garantir la prennit du bon fonctionnement.

    >.1. Caractristiques les effluents

    A l'exception des, lotissements usage d'habitation dont les rejets peuvent tre estims partir des valeurs classiques de 100 I par usager et par jour, il existe peu d'informations sur les quantits d'effluents rejets par les divers tablissements prcdemment cits. Aussi, cha-que fois que cela est possible, il est souhaitable de prciser, par une mesure directe, les quantits et la qualit des effluents devant tre traits.

    Les valeurs suivantes ont t extraites du manuel de la pratique des fosses septiques dit aux Etats-Unis (52). Cependant, pour tenir compte des diffrences importantes existant entre les valeurs standard prises en compte dans ce pays et celles admises en France, et qui sont dues notamment aux normes techniques des quipements sanitaires, les chiffres ont t multiplis par un coefficient gal 0,6.

    91

  • Etablissements

    (JQ-J-C, sans salle de bains particulire avec salle de bains sanitaires-buanderie

    RESTAURANT sanitaires et effluents de cuisine

    BAR

    CAMPING et CARAVANING (1 - 2 toiles)

    CAMPING et CARAVANING (3 - 4 toiles)

    ECOLE sans internat - sans caftria avec gymnase et douches

    ECOLE sans internat - avec caftria sans gymnase et douches

    ECOLE sans internat - avec caftria gymnase et douches

    INTERNAT rsident permanent personnel travaillant dans rtablissement

    HOPITAL

    HOSPICE - MAISON DE REPOS

    USINE (effluents industriels exclus)

    PISCINE

    THEATRE et CINEMA

    LAVERIES self service

    MAGASINS (sanitaires seulement)

    Unit

    chambre chambre

    place

    client

    place

    place

    lve

    lve

    lve

    lve personne

    lit

    lit

    employ

    baigneur

    place

    usager

    W.C.

    Valeur en l/jour

    240 300

    17 25

    5 .

    500

    1 000

    35

    50

    60

    180 200 40

    350 600

    180 300

    35 80

    24

    10

    120

    1 000

    Les charges organiques peuvent s'valuer sur la base d'une concentration moyenne correspondant aux valeurs standard de 400' mg/l pour la DB05. On sait cependant que les eaux issues des cantines et restaurants d'entreprise peuvent tre particulirement charges en mati-res organiques. Ces rejets importants conduisent valuer environ 100 g/jour et par usager la DB05 rejete par les habitants d'une collectivit du type hpital, caserne, etc.

    Pour ce qui concerne les campings, on peut gnralement distin-guer deux catgories d'effluents :

    / . d'une part, les eaux de vaisselle et les eaux vannes trs J

    charges et dont les volumes par usager sont sensiblement constants ; /

    d'autre part, les eaux de douches peu charges et dont le volumes rjets varient considrablement avec les quipements dispor/i-

    /

    bls et les conditions atmosphriques.

    5.2. Protection du milieu rcepteur

    Le degr d'puration auquel doivent satisfaire les eaux /ejetes dans le milieu naturel constitue un paramtre essentiel du phoix du procd d'puration. Il rsulte des exigences du milieu naturel qCii dcou-lent elles-mmes de la nature de ces milieux et des usages auxquels ils donnent lieu et qui doivent tre sauvegards ou restaurs. En/simplifiant, on peut distinguer trois types de milieux rcepteurs :

    92

  • les eaux douces superficielles pouvant tre utilises ou non pour l'approvisionnement en eau potable ;

    \ le milieu marin, lorsqu'il fait l'objet de conchyliculture ou de baignade ;

    . le sol en relation avec les nappes souterraines utilises pour l'approvisionnement en eau potable.

    La capacit d'autopuration du sol vis--vis de la matire organi-que et des germes a t trs largement voque au chapitre 2. Comme pour l'assainissement individuel, le facteur limitant l'utilisation du sol est gnralement son aptitude l'infiltration. Une tude approfondie du ter-rain s'impose avant que soit arrt le choix d'un rejet dans le sol. Cette tude doit porter sur l'hydromorphie et la permabilit du sol et sera ralise, dans toute la mesure du possible, la fin de l'hiver aprs une priode pluvieuse. Le dimensionnement du rseau d'pandage est ta-bli en fonction de l'tude du sol et des rsultats des tests de percolaSon. L'extrapolation des valeurs retenues pour l'assainissement individuel aux dispositifs d'assainissement collectifs conduirait prvoir des surfaces trs tendues qui impliqueraient des cots levs Les chiffres proposs par le tableau suivant (52) doivent sans doute tre considrs comme des valeurs limites. Elles ne permettent vraisemblablement pas d'esprer une prennit des dispositifs d'pandage aussi longue que pour l'assainisse-ment individuel. Elles conviennent par contre sans rserve pour le dimen-sionnement des pandages quipant des installations usage saisonnier (campings, colonies de vacances). Elles impliquent cependant des condi-tions d'hydromorphie favorables.

    dimensionnement de l'pandage

    Coefficient K Darcy

    en mm/h

    500 - 50

    50 -30

    30- 20

    20-10

    Texture du sol

    sableux

    sable limoneux

    limon silteux

    limon argileux

    Volume journa-lier infiltrable

    l/m2

    50

    30

    20

    10

    Conditions particulires

    Epandage par tranches ou lit filtrant. 4 priodes de rejet/jour.

    Epandage par tranches uniquement

    Epandage par tranches troites (0,50 m maximum)

    Epandage par tranches troites (0,50 m maximum)

    L'alimentation du dispositif doit s'effectuer par squences au moyen d'un siphon ou d'une pompe, ce qui implique une cuve de rserve.

    La dtermination prcise du comportement d'une au superfi-cielle affecte par un rejet ncessite une connaissance approfondie des paramtres hydrologiques et biologiques qui rgissent les quilibres co-logiques de ces milieux.

    Dans les cas de rejets d'effluents d'eaux uses domestiques de faible importance et espacs les uns des autres de plusieurs kilomtres, il est possible de dfinir un degr d'puration en fonction du dbit d'tiage et de l'intrt piscicole du cours d'eau concern. Les paramtres retenus

    93

  • sont la DB05 et l'azote ammoniacal. On peut admettre que les rejets des fosses septiques collectives prsenteront les caractristiques moyennes suivantes : 15 g de DB05 et 8 g de N-NH4 par usager desservi. Le paramtre limitant sera la concentration en azote ammoniacal. Le degr d'puration impos pour fa protection d'un cours d'eau disposant d'un dbit d'tiage apprciable (100 l/s) ne dpasse gnralement'pas, pour une petite collectivit infrieure 100 usagers, celui qui peut tre atteint par une fosse septique collective ou un dcanteur digesteur. Par contre, les conditions de rejet dans des lacs, marais ou tangs, pour lesquels le renouvellement de l'eau peut tre trs lent en t, sont beaucoup plus exigeantes. En effet, de faibles quantits d'effluents peuvent acclrer trs sensiblement les phnomnes d'eutrophisation lis l'enrichisse-ment des eaux en azote et phosphore. On a pu montrer que la quantit de phosphore contenue dans les rejets de 100 personnes peut affecter signHicativement une retenue d'une centaine d'hectares et se traduire par un dveloppement d'algues mettant en pril l'utilisation de l'eau des fins de fabrication d'eau potable. Dans ces cas difficiles, l'puration pra-lable au rejet doit liminer le phosphore, ce qui n'est pas obtenu par la plupart des procds d'puration classiques. On doit alors envisager de faire appel au sol comme milieu rcepteur.

    5.2.3. Rejet en mer Le rejet en mer offre une dilution potentielle extrmement impor-tante qui ne peut malheureusement pas t utilise facilement. En effet, la diffrence de densit entre les effluents et l'eau de mer limite consid-rablement la vitesse de mlange des liquides. Les risques de retour rapide la cte des eaux uses mises en mer sont donc-importants. L'utilisation d'missaires en mer suffisamment longs pour limiter ces retours ne sont pas envisageables conomiquement pour de petites collectivits. En consquence, les usages du milieu marin ctier sont affects par les rejets d'effluents, mme lorsque leurs volumes sont trs faibles. Or, ces usages sont surtout sensibles aux germes, i'puration pralable doit donc porter en priorit sur leur limination. Il convient de rappeler que la qualit sanitaire d'une baignade ou d'un parc conchylicole s'value en fonction des dnombrements des germes-tests de contami-nation fcale qui sont des indicateurs extrmement sensibles. Les rejets de quelques dizaines d'habitants dans une zone conchylicole peuvent menacer la salubrit de plusieurs hectares de parcs. L'abattement des germes-tests par les procds d'puration classiques, physiques ou bio-logiques, n'est pas suffisant pour autoriser un rejet dans une zone sensi-ble et les procds de dsinfection chimique ne sont pas adapts aux cas des petites 'collectivits. Pour ces cas, on doit, lorsque cela est possible, remplacer le rejet en mer par un rejet dans le sol (63) (64).

    /

    5.3. Procds d'puration applicables aux petites collectivits

    Il existe une gamme trs tendue de dispositifs capables d'assu-rer l'puration des eaux uses avant leur reiet dans le milieu naturel./

    Ils sont cependant plus ou moins bien adapts, d'une part aux caractristiques des effluents bruts, et d'autre part au degr d'pu'ration dfini pour l'effluent trait. On peut classiquement en distinguer trois grands groupes :

    les fosses septiques et les dcanteurs digesteurs, / /

    . les lagunages naturels ou combins avec l'pandade, et les lagunages ars, f

    bactrien

    94

    les purations biologiques intensives par boues actives ou lit

    /

  • 5.3.1. Fosses septiques et dcanteurs digesteurs

    Ces deux procds ralisent ce qu'il est convenu d'appeler une puration primaire, mais ils diffrent trs significativement l'un de l'autre. Les fosses septiques peuvent tre utilises pour un nombre relativement lev d'usagers. La rglementation franaise prvoyait un nombre rrfaxi-mum d'usagers de 150. Au QUBEC, la limite de 135 personnes 227 l/us/jour, soit 200 personnes 150 I, est recommande (65). En fait, ce sont les paramtres financiers qui en limitent l'emploi. Leur concep-tion gnrale et le principe de leur fonctionnement ont t largement dvelopps au deuxime chapitre. Les dispositions coristructives sont identiques celles des fosses septiques individuelles (Fig. 51). Le dimensionnement peut tre tabli sur la base d'un temps de sjour thorique de trois jours. En fait, ce temps de sjour sera plus faible en raison du volume occup par les boues. Pour les grandes fosses (plus de 10 m3), ce temps de sjour peut tre rduit deux jours.

    Fig. 51 FOSSE SEPTIQUE POUR COLLECTIVITE

    Cuve d'alimentation

    3-^Tr Vers 'pandage souterrain

    Les recommandations du QUBEC relient la capacit des fosses au volume journalier reu de la manire suivante :

    . pour un volume journalier compris entre 3 et 6 m3, le volume de la fosse C est :

    C=1,5Q

    m pour des volumes compris entre 6 et 34 m3,

    C = 4 + 0,75 Q

    Si l'on tient compte du volume pris en compte par usager (227 I), ce dimensionnement ne diffre pas sensiblement de celui propos prc-demment.

    Ainsi, pour la desserte d'un groupe de logements pouvant recevoir 20 personnes (10 chambres), le volume de la fosse septique serait compris entre 6 et 9 m3 (environ 750 I par chambre) pour un volume rejet compris entre 2 000 et 3 000 I par pur (100 150 I par personne). Pour un rejet de 10 m3/j provenant d'un tablissement tel qu'une cole, le volume de la fosse serait de 15 m3.

    Pour les installations saisonnires telles que des campings ou colonies de vacances, les volumes peuvent tre limits 2 fois le volume journalier pour les petites fosses (< 10 m3) et 1 fois pour les grandes fosses. Il est alors souhaitable que la vidange de boues soit ralise chaque anne, avant la mise en service des installations. Elle doit laisser environ 10 % du volume des boues dans la fosse pour favoriser le dveloppement initial des fermentations.

    Pour les campings, on doit tudier la possibilit d'un rejet spar des eaux de douches et ne mlanger aux eaux vannes que les eaux issues des lavabos et des viers.

    95

  • Dans le cas d'un rejet dans.le sol, la fosse septique collective sera systmatiquement complte par une cuve de stockage quipe d'un dispositif de siphon ou d'une pompe d'vacuation pour permettre une meilleure utilisation du rseau d'infiltration. Cet quipement permet de rpartir uniformment l'effluent dans l'ensemble du dispositif d'infiltra-tion et facilite grandement l'vacuation.

    Plusieurs modes de calcul du volume de la cuve de stockage ont t proposs Le plus simple, mais qui conduit des investissements levs, consiste prvoir un seul pompage par jour. Les recommandations du QUBEC prvoient que la capacit utile de la chambre de dosage doit tre gale 75 % du volume des canalisations de disperser: M m de drains de diamtre 100 mm = 7,5 litres).

    Le rendement d'limination de la matire organique par une fosse septique peut tre valu entre 40 et 60 % ; la concentration en DB05 de l'effluent sortant sera donc comprise entre 150 et 250 mg/i lorsque la consommation d'eau par usager sera comprise entre 100 et 150 I. Le taux de matires en suspension ne devrait pas dpasser 60 mg/l en moyenne. Malgr ces caractristiques trs diffrentes de celles obte-nues par des fosses septiques non compartimentes et ne recevant que des eaux vannes, l'effluent conserve une teinte jaune et une odeur dsagrable et ne peut donc tre rejet sans une dilution consquente en surface. Il contient galement des sulfures qui peuvent entraner la corro-sion des canalisations en cas de rejet dans un got pluvial.

    Le dcanteur-digesteur se diffrencie de la fosse septique par la sparation des ouvrages dans lesquels s'effectuent la dcantation et la fermentation des boues.

    Fig. 52 DECANTEUR-DIGESTEUR

    i'i(MiiifryrEisft-r

    Zone de dcantation

    Zone de digestion

    / Sparation intrieure

    Le dcanteur situ la partie suprieure de l'ouvrage a pour but de sparer par sdimentation les matires en suspension de/ises du liquide qui les contient. 7

    Le dimensionnement d'un ouvrage de dcantation est bas sur deux paramtres qui sont le temps de s|our moyen du liquide dans l'ouvrage et la vitesse de circulation de l'ea. Le temps de sjour moyen s'exprime par le rapport du volume de l'ouvrage au dbit horaire. La vitesse de circulation du liquide dans l'ouvrage est moins facile apprhender

    96

    l e :

  • En admettant que les dispositifs d'entre et de sortie de l'effluent soient raliss de telle sorte que l'ensemble du volume de l'ouvrage soit uniformment concern, la vitesse de circulation s'exprime par le rapport du dbit la surface du dcanteur et peut ainsi tre assimile une vitesse ascensionnelle. Pour un temps de sjour identique, la qualit du fonctionnement du dcanteur augmente avec la surface de dcantation

    Pour les petits quipements dont les conditions hydrauliques d'admission et de reprise des effluents sont gnralement mdiocres, la surface en m2 du dcanteur doit tre de 1 1,5 fois la valeur du dbit en nfi/h, ce qui correspond une vitesse ascensionnelle comprise entre 0,6 et 1 m/h. Le temps de sjour dpassera 1h 30, la profondeur moyenne de l'ouvrage devant tre suprieure 1 met si possible 1,5 m.

    Pour les petites installations, l'estimation du dbit de pointe partir duquel doit tre dimensionn le dcanteur n'est pas facile dterminer Pour les installations infrieures 200 usagers,.on pourra se baser sur des valeurs en m3/h comprises entre le i/4 et le 1/5 du dbit journalier. Lorsque le dcanteur sera aliment a partir d'un poste de relvement, le dbit horaire des pompes de relvement devra tre compatible avec la vitesse ascension-nelle et le temps de sjour

    Les matires sdimentes sont recueillies dans le compartiment de digestion grce des lumires de communication situes la base du dcanteur. Comme dans la fosse septique, les boues sdimentes sont soumises des fermentations conduisant la liqufaction d'une partie de la matire organique et par consquent la minralisation des boues. L'efficacit de la digestion est lie la temprature. On admet gnralement que la moiti de la matire organique, soit environ 40 % de la masse totale des boues, peut tre minralise en 2 3 mois lorsque la temprature est voisine de 20" C. Lorsque cette temprature baisse, le temps ncessaire la minralisation augmente trs sensiblement et peut atteindre 6 9 mois. Le dimensionnement de la partie digestion sera bas sur un volume utile gal ou suprieur a 150 I par usager correspondant a un temps de sjour de plusieurs mois.

    Grce des chicanes quipant les lumires de communication, les boues flottant sous l'effet des gaz de digestion ne peuvent pntrer dans le compartiment de dcantation. Elles s'accumulent dans une zone dite de flottants pour former un chapeau. Ce chapeau peut devenir suffisamment consistant pour emprisonner les gaz de digestion et mettre en pril la tenue des cloisons de sparation Pour viter cet inconvnient grave et frquemment rencontr, il est ncessaire d'accroire la surface rserve aux flottants ou briser priodique-ment (1 2 fois par semaine) le chapeau en cours de formation. Cette zone de flottants ne concerne pas les matires en suspension lgres contenues dans l'effluent et qui ne gagneront pas le digesteur. Les graisses- s'accumulent la surface du dcanteur lorsqu'il est quip d'une cloison siphode Dans le cas contraire, les particules en suspension lgres sont limines avec l'effluent trait.

    Le rendement d'puration obtenu par un dcanteur-digesteur est sensiblement plus faible que celui d'une fosse septique bien conue et est compris entre 15 et 25 % pour ce qui concerne la DB05 et 40 50 % pour les matires en suspension. Cette diffrence s'explique en grande partie par les mauvaises conditions hydrauliques qui prvalent dans les ouvrages de petites dimensions et leur faible pouvoir d'arrt envers les particules lgres. Lorsqu'un dcanteur-digesteur doit tre choisi pour quiper un tablissement rejetant des graisses (cantines, restau-rants, ...) il doit tre ncessairement prcd d'un ouvrage de dgrais-sage. Par contre, l'aspect d'un effluent domestique bien dcant est parfois moins dsagrable que celui sortant d'une fosse septique. N'ayant pas subi de fermentations prolonges, il contient peu de sulfures et n'est pas aussi malodorant. L'effluent dcant se prte mieux une puration arobie complmentaire et s'intgre ainsi dans une station d'puration par lit bactrien. Il convient pour un rejet dans une rivire assurant une dilution importante ; son utilisation la place d'une fosse septique avant un pandage souterrain n'est pas recommande. Enfin, et malgr une capacit plus faible, les cots de construction des dcanteurs-digesteurs sont parfois plus levs que ceux des fosses septiques , en raison de la hauteur importante qu'implique la superposition des ouvrages de dcan-tation et de digestion.

    97

  • comparaison entre la fosse septique et le dcanteur-digesteur

    termes de comparaison fosse septique dcanteur-digesteur

    Conception gnrale Cuve en 2 ou 3 compartiments disposs en sries.

    Cuve en 2 compartiments superposs.

    Fonctionnement Sdimentation et accumulation des boues dans le mme ouvrage.

    Fermentation des boues et du liquide. Echange entre les deux phases. Accumulation des graisses et des boues flottes dans un chapeau en surface du premier lment.

    Temps de sjour du liquide 2 3 jours.

    Temps de sjour des boues 1 3 ans.

    Sdimentation dans le compartiment suprieur (dcanteur).

    Squestration des boues sdimentes dans le compartiment infrieur (digesteur) fermentation des boues seulement. Chapeau constitu exclusive-ment par les boues en fermentation.

    Temps de sjour du liquide 1 4 h.

    Temps de siour des boues environ 6 mois 1 an.

    Dimensionnement Habitat permanent Fosse de moins de 10 m3, journalier d'effluent reu. Fosse de plus de 10 m3, 2 fois le volume journalier d'effluent reu.

    Dcanteur : Surface en m2 gale au 3 fois le volume dbit horaire en m3. Volume 1,5 fois

    le dbit horaire.

    Pour une occupation saisonnire = 50 % du temps :

    . fosse de moins de 10 m3, 2 fois le volume journalier,

    . fosse de plus de 10 m3, 1 fois le volume journalier.

    Dbit horaire = volume ]ournalier 4

    Digesteur: 1,5 fois le volume |ournalier d'effluent

    Installation saisonnire : . dcanteur inchang . digesteur 0,5 1 fois le volume journalier

    Exploitation Vidange tous les 2 ans des boues (tous les ans pour les installations saisonnires).

    Laisser 10 % des boues et remplir en eau claire.

    Vidange annuelle des boues : dgrillage pralable pour viter le bouchage des lumires de communication avec le digesteur (plusieurs fois par semaine)

    . enlvement des flottants en surface du dcanteur 1 fois par semaine.

    Performance pour un affluent domestique ou assimil

    Entre D805 : 300 400 mg MES : 300 400 mg

    DB05 : 150250mg/l MES : 60100mg/ l

    DB05 MES

    200 300 mg/l 100 150 mg/l

    Diffrence principale de conception Sparation dans le plan horizontal Sparation dans le plan vertical des fonctions de dcantation et de digestion des boues.

    5.3.2. Epuration biologique de type extensif

    ./ Les procds d'puration de type extensif connus depuis/long-

    temps trouvent leur champ d'application privilgi dans l'quipement des petites collectivits (66). Ils se caractrisent principalement par : '

    -des ouvrages de grandes dimensions impliquant une /emprise au sol tendue ; . }

    - l'utilisation de procds biologiques rustiques ;

    . - une intgration harmonieuse au paysage rural ;

    - une exploitation simple et peu coteuse ; ,

    - une trs grande fiabilit ; /

    98

  • - un niveau de performances parfois limit.

    Les applications les plus connues sont :

    . le lagunage naturel utilisant ou non des plantes aquatiques ;

    . le lagunage ar moins rustique mais exigeant moins de place ;

    . l'pandage-lagunage combins, initi par l'Institut Max Plank (RFA) et qui a fait l'objet de premires ralisations encourageantes.

    Lagunage naturel microphytes

    Le lagunage naturel est constitu classiquement par trois bas-sins faible profondeur (1 m 1,20 m) disposs en srie (fig. 53).

    Fig. 53 LAGUNAGE A MICROPHYTES

    i:l^>:U

    Les effluents y subissent une puration biologique grce une flore en grande partie bactrienne, qui se dveloppe partir de la matire organique contenue dans les effluents. En raison de leurs grandes surfa-ces exposes l'ensoleillement, ces bassins sont rapidement coloniss par diffrentes algues (microphytes). Ces algues, qui sont des vgtaux chlorophylle, utilisent l'azote et le phosphore sous leurs formes minra-les. Par la photosynthse, elles utilisent pendant la journe le gaz carboni-que de l'air comme source de carbone et produisent de l'oxygne qui se dissout dans l'eau et est ainsi disponible pour les bactries puratrices. L'puration par lagunage naturel est un procd simple reposant sur des phnomnes biologiques trs complexes qui s'auto-rgulent lorsque sont respectes certaines rgles simples de dimensionnement et de construc-tion.

    Pour les effluents domestiques et sous les climats temp-rs, les bases de dimensionnement classiques sont les suivan-tes :

    - surface totale des besoins : . 10 m2 par usager desservi ou . 10 m2 par 100 200 I d'effluent journalier suivant la

    dilution

    - rpartition en 3 bassins : . 1er bassin : 50 % de la surface totale . 2e et 3e bassins : 25 % chacun de la surface totale

    - profondeur.des bassins : 0,80 m 1,5 m ;

    99

  • Les prtraitements peuvent se limiter une cloison siphode dispose l'entre du premier bassin et permettant l'arrt des principaux lments flottants.

    La communication entre bassins est ralise par une canalisation permettant une prise des eaux dans le fond du bassin amont et le rejet en surface dans ie bassin aval. Pour les petites installations, il peut tre avantageux de raliser un seul bassin muni de cloisons lgres (clture par poteaux et plaques de ciment ou madriers). Les performances des lagunages naturels sont le plus souvent suffisantes pour autoriser un rejet dans tous les types de milieux rcepteurs, l'exception peut-tre des retenues d'eau utilises pour l'eau potable. En effet, l'effluent sortant des lagunes peut contenir plus de 100mg/l de matires en suspension constitues par des algues dont le rejet en rivire ou en mer ne prsente pas d'inconvnient. Par contre, il peut contribuer ensemencer massive-ment une retenue et en acclrer l'eutrophisation. Lorsque les temps de sjour sont suffisamment longs (50 60 jours), un abattement trs sensible des germes-tests de contamination fcale traduit une limi-nation efficace des germes pathognes. Le lagunage naturel est donc particulirement adapt aux conditions de rejet en mer pour protger les lieux de baignade et de conchyliculture.

    Lagunage naturel macrophytes

    On peut utiliser les vgtaux aquatiques suprieurs dans l'pura-tion par lagunage. Ces vgtaux, plants soit en sortie du premier bassin, soit dans l'un et l'autre des deux autres bassins, servent de support aux bactries puratrices. Ils limitent le dveloppement des algues et, par voie de consquence, le taux de matires en suspension contenues dans l'effluent pur.

    Fig. 54 LAGUNES COMPOSITES A MACROPHYTES

    ceinture vgtale

    Les surfaces des bassins plants, dont la profondeur est comprise entre 0,30 et 0,50 m, sont identiques celles des bassins de lagunage microphytes. Des dispositions trs simplifies peuvent tre utilises pour les petites installations (Fig. 55). /

    L'exploitation du lagunage naturel se limite Venlvment des flottants retenus l'entre du premier bassin, l'entretien ds digues et

    t au curage des boues. Les matires en suspension sdimerrtes dans le premier bassin voluent en anarobiose, qui entrane une liqufaction

    100 '

  • partielle de la matire organique. Le rsidu s'accumule essentiellement dans le premier bassin et doit donc en tre extrait priodiquement. L'exprience encore rcente de l'exploitation du lagunage naturel conduit prvoir un curage partie/ autour du point d'arrive tous les 2 ou 3 ans et un curage complet du premier bassin aprs 10 ou 15 ans. Le curage complet sera mis profit pour ventuellement remettre les digues en tat.

    Fig. 55 LAGUNE A MACROPHYTES SIMPLIFIEE

    101

  • Lagunage ar

    . Le lagunage ar, malgr sa dnomination, est plus proche des procds d'puration biologique classiques que du lagunage naturel.

    En', effet, l'oxygne ncessaire aux bactries puratrices est tourni par un quipement d'aration, le plus souvent par une turbine flottante. Il est constitu par deux bassins disposs en sries (Fig. 56) : bassin d'aration et bassin de dcantation.

    Fig. 56 LAGUNE AEREE

    ^ i i i i M l i i / i / i r / ' J i i i i / i ; ^^^ ! i l i; i t n? l \ ^H ; i ^

    /iiTliimiii^^iniii'/iiiiiii^x^TiTr1 I ' I i / i ; ! I i / ;

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    TnTTTTTT^\ : i " v x

    AERATION DECANTATION

    JIW*i.iHEuiiju*iij -&&.-it*T-:j^Mi-i->rri.*r tf-fc^ri;-

    ' Le dimensionnement classique d^-es ouvrages et de l'quipement d'aration est :

    . volume du bassin d'aration : 20 lois le volume journa-lier d'effluent traiter ; i

    . volume du bassin de dcantation : 5 fois le volume journalier d'effluent traiter ;

    m puissance de l'arateur de surface : 5 W/m3 de bassn,

    i

    L consommation lectrique ncessaire l'aration sera voisine d .2 kWhi .par kg de DB0.5 limin, soit environ 100 Wh par jour et par usager: ' ; ' . ' - " ' <

    L'entretien du lagunage ar est limit/ la surveiflance et au rglage des temps de fonctionnement journaliers de l'arateur. Le cu-rage des boues dposes dans le bassin de dcantation'sera en prin-cipe ralis tous les 3 ou 5 ans. '

    102 /

  • Epandage et lagunage combins

    Ce procd d'puration, mis au point par le Imnologische Arbeitsgruppe de l'Institut Max Plank de Krefeld (R.F.A.) sous la direction de Mme le Docteur Kathe Seidel, a t qualifi de station verte (Grne Klaranlage). Il met en uvre un epandage superficiel sur un terrain plant et drain suivi d'un lagunage par macrophytes en plusieurs bassins en sries (Fig. 57).

    Fig. 57 EPANDAGE ET LAGUNAGE COMBINES

    Fosse septique

    j j y

    -1 3 r

    j l

    'fr-|r'Tr-r/rn , ' 't 'i 'ii| 'l 'nTT ,r ," iTr ,"TTr ' r ' rrT' r 'T'i'| ri'nrT';,r"i',"T1T,i'|rriiT]|"1!

    Bassin d'pandage

    tri.tjfTjf.rtprT'm'r1]^

    103

  • L'effluenl brut est admis dans un bassin tanche dont la hauteur utile es! de 0,50 m. Il est garni de graviers de rivire de granulomtrie dcroissante de bas en haut suivant la figure ci-avant. Un drainage assure la collecte des effluents percols travers le gravier. Ce rseau de drains est reli des chemines d'aration. Les bassins sont plants de roseaux {Phragmites commuais) qui supportent la orsence des boues et une immersion temporaire. Les bassins sont au nombre de 4 et sont aliments les uns aprs les autres 1 ou 2 jours conscutifs (le rythme de 2 purs facilite l'exploitation pendant les fins de semame).

    Les bassins placs l'aval sont remplis partiellement de graviers et de sable en partie suprieure et plants de joncs {scirpus lacustris). Us sont au nombre de 3. Dans la station quipant une petite collectivit de 60 usagers (collge), le troisime bassin a t plant d'iris d'eau.

    Cette installation peut recevoir des effluents bruts. Il semble cependant prfrable de la faire prcder par une fosse septique ou un dcanteur-digesteur qui viterait les accumulations de dchets l'entre des premiers bassins.

    Le dimensionnement des diffrents bassins est le suivant

    Bassins amont phragmites 0,3 m2 par usager rparti en 4 bassins gaux disposs en parallle,

    Bassins aval scirpes et iris (ventuel-1 m2 par usager rparti en 3 bassins gaux lement dans le dernier bassin). disposs en srie

    Ce type d'installation encore trs peu rpandu (il a l'objet d'un dpt de brevet par Mme le Docteur Kthe Seidel) (68) parat devoir s'adapter particulirement de trs petites collectivits. Il implique cependant une intervention tous les deux |ours pour permu-ter l'alimentation des bassins amont.

    La surface totale, y compris les voies d'accs, est faible (moins de 2 m2 par usager). La mise en uvre est favorise par un terrain en faible dclivit, la perte de charge entre l'arrive et la sortie tant voisine d'un mtre.

    5.3.3. Epuration biologique de type intensif

    Ces procds d'puration sont trs largement utiliss pour les collectivits. Bien dimensionns, raliss et exploits soigneusement, ils permettent d'obtenir de hauts degrs d'puration. Cependant, leur ap-plication des petites collectivits se heurte des sujtions de cots d'investissement et d'exploitation levs qui ne sont pas toujours supportables par ces petites collectivits. Ils peuvent tre imposs lorsque les conditions d'implantation, et notamment l'exigut des terrains disponibles, n'autorisent pas la mise en uvre des procds extensifs. Ils font appel, soit au procd par boues actives en aration prolonge, soit celui des lits bactriens faible ou forte charge ou encore aux disques / biologiques. /'

    f Les boues actives en aration prolonge !

    Ces procds sont classiquement composs de : ,' /'

    . un prtraitement limit le plus souvent un dgrillage jet un dgraissage statique, indispensable lorsque l'installation doit recevoir des

    eaux charges en graisses (restaurant) /

    . un traitement biologique comprenant :

    . un bassin d'aration /

    . un dcanteur secondaire quip d'un poste de ^circulation

    des boues / . un dispositif de stockage et de dshydratation dfss boues sur

    lits de schage. " j

    104

  • Fig. 58 BOUES ACTIVEES EN AERATION PROLONGEE

    Lits de schage des boues

    Poste de relvement

    Epaississeur des boues

    _^r jS

    wm&ezm

    L'effluent dgrill est admis dans le bassin d'aration dans lequel s'installe et se dveloppe une flore bactrienne arobie homognise et oxygne par un dispositif d'aration constitu par un arateur de surface ou une insufflation d'air. Cette culture bactrienne suffisamment enrichie se nourrit de la matire organique contenue dans les eaux uses. Elle prsente de plus la proprit de s'agglomrer en flocons lorsque cesse le brassage (phnomne de floculation). Admise dans le dcanteur secon-daire, la culture dcante donc rapidement et libre un liquide interstitiel trs bien pur.

    \

    Les boues collectes dans le fond du dcanteur sont recycles dans le bassin d'aration et viennent enrichir la flore puratrice. Lorsque cette flore devient trop abondante, ce qui gne la clarification finale, il est ncessaire de la dconcentrer. Les boues en excs extraites sont collec-tes dans un epaississeur boues, puis dshydrates sur lit de schage ou utilises sous forme liquide en agricultrue. La priodicit de d-concentration des boues varie de 2 4 semaines lorsque l'installation reoit sa charge nominale.

    Les oprations de nettoyage des grilles, vacuation des graisses, dconcentration des boues, remise en tat des lits de schage aprs usage et rglage des temps de fonctionnement de l'arateur et de la pompe de recirculation des boues, impliquent un entretien suivi. Le temps ncessaire l'exploitation normale de ces installations peut tre estim de 3 S heures par semaine. La consommation en nergie lectrique est voisine de 2 kWh par kg de DB05 trait, soit 100 Wh par usager et par jour.

    105

  • Les rgles de dimensionnement des ouvrages et quipe-ments peuvent se rsumer de la manire suivante :

    . Dbit horaire de pointe compris entre 1/4 et 1/6 du volume journalier,

    .Dgrillage : largeur de la grille : 0,5 m 1 m cartement des barreaux : 30 50 mm

    . Bassin d'aration : volume = 150 litres par usager desservi ou une fois le dbit journalier, aration : puissance de l'arateur = 30 W/m3 de bassin

    . Dcanteur secondaire : Surface en m2 s? 1 1,5 fois le dbit horaire de pointe en m2

    Volume en m3 s* 2 fois le dbit horaire.

    . Recirculation : dbit de recirculation gal au dbit de pointe (prvoir une pompe de secours en cas de panne)

    . Epaississeur : 20 I par usager

    Lits de schage : 1 m2 pour 5 usagers.

    Par raison d'conomie l'investissement, certains procds combinent les ouvrages de dcantation et d'aration. Ces dispositifs sont gnralement moins fiables et moins performants que les procds dans lesquels les ouvrages sont spars.

    Dans les procds par lit bactrien la flore puratrice se fixe sur un matriau pierreux sur lequel l'effluent ruisselle et travers lequel l'air circule apportant l'oxygne ncessaire au maintien des conditions d'aro-biose. Pour viter le colmatage du matriau support, l'effluent doit subir pralablement une dcantation dans un dcanteur-digesteur. La rparti-tion de l'effluent sur le matriau est ralise grce un tourniquet hydrau-lique. Une partie de la culture fixe tant dtache de son support et entrane par l'effluent, celui-ci contient des matires en suspension. On peut liminer ces matires en suspension par un dcanteur secondaire.

    Tig. 59 LIT BACTERIEN A FAIBLE CHARGE

    106

  • Les boues sdimentes sont alors extraites par le fond de l'ouvrage et conduites dans le dcanteur digesteur. On distingue classiquement deux applications du lit bactrien :

    . le lit bactrien faible charge gnralement sans dcan-teur secondaire,

    . le lit bactrien forte charge, pourvu d'un dcanteur secondaire et d'un dispositif de recirculation qui permet d'augmenter sensiblement les performances de l'appareil en diluant l'effluent d'entre et en maintenant sur le lit un rgime hydraulique rgulier.

    Les principales rgles de dimensionnement des lits bactriens sont les suivantes :

    rgles

    OUVRAGES

    Dcanteur-digesteur Volume du lit bactrien

    Recirculation

    de dimensionnement des lits bactriens

    LITS BACTERIENS Faible Charge

    voir page 100 1 m3 pour 5 usagers ou 500 I d'effluent brut par jour (alimentation par chasse)

    Pas de recirculation

    LITS BACTERIENS Forte charge

    1 m3 pour 10 15 usagers ou 1000 1500 l/eflluent par jour

    Dbit de recirculation 2 (ois le volume |Ournalier reparti sur 24 H.

    Dcanteur secondaire Non systmatique . Systmatique : dbit de pointe pour moins - lorsqu'il existe 0,8 m2 1 m2 pour 1 m3/h de dbit de 200 usagers : pour 1 m3/h de dbit de pointe

    de pointe Volume |Ournalier

    4

    pour plus de 200 usagers :

    Volume |Ournalier

    6

    Lits de schage 1 m2 pour 12 usagers 1 m2 pour 8 usagers

    Performances Avec dcan. Sans dcan

    DB05 30 - 40 mg/l 30 - 50 mg/l 30 40 mn-'l MES 30 mg/l 50 - 80 mg/l 30 mg/l

    Avantages principaux simplicit et fiabilit (peu d'appareils lectro-mcaniques)

    Inconvnients principaux investissement lev - mauvaise intgration au site

    Le procd par disques biologiques constitue une autre application du traitement biologique par culture fixe. Aprs passage dans un dcanteur-digesteur. les effluents sont mis au contact d'un matriau constitu par une batterie de disques en polystyrne de haute densit. Ces disques sont coloniss rapidement par une flore puratrice du type de celle des lits bactriens. La rotation des disques permet cette culture d'tre alternativement au contact de l'effluent et de l'air.

    Les rgles du dimensionnement couramment admises sont les suivantes :

    Dcanteur digesteur : voir page 100

    Disques biologiques : 3 m2 par usager desservi ou 200 I d'effluent par jour

    Dcanteurs secondaires : identiques lit bactrien. ,

    D'autres procds moins rpandus, tels que les tambours biologiques, utilisent aussi des flores puratrices fixes. Leurs rgles de dimensionnement peuvent tre extrapoles de celles utilises pour les disques biologiques.

    107

  • ELEMENTS DE COMPARAISON DES DIFFERENTS PROCEDES APPLICABLES AUX PETITES COLLECTIVITES

    CRITERES DE COMPARAISON

    PROCEDES

    Dcanteur-digesteur

    Fosse septique

    Lagunage ar

    Lagunage naturel

    Epandage lagunage

    Boues actives

    Aration prolonge

    Lits bactriens et

    Disques biologiques

    DEGRE D'EPURATION

    Effluent domestique brut DB05 400 mg/l MES 400 mg/l

    DBOs mg/l

    200

    300

    150

    200

    30 50

    c

    10 40

    5 20

    chiffres (

    15

    30

    30 50

    MES mg/l

    100

    150

    60

    100

    20

    100

    30

    100

    10

    30 infirmer

    10

    40

    30 50

    EXPLOITATION

    Nature et frquence d'intervention

    Vidange des boues 1 fois par an Dgrillage et cumage 2 3 fois/semaine

    Vidange des boues tous les 2 ans

    1 an en utilisation saisonnire

    Ecumage du dgrais-seur 1 fois/semaine Rglage des arateurs 2 fois/an Vrification des ara-teurs 2 fois/an Vrification des ara-teurs : 1 fois/an

    Entretien des berges Curage partiel tous les deux ans. Curage du 1er bassin entre 5 et 10 ans

    Permutation de l'arri-ve sur les bassins amont tous les 2 jours Elimination des boues du 1e ' tage tous les 5 ans ( confirmer)

    Dgrillage tous les '2 jours. Purge de boues 2 fois par mois Rglage de l'aration 2 5 fois par an

    Degrillage tous les 2 |0urs Enlvement des boues 2 fois par an

    SURFACE NECESSAIRE

    Intgration au site

    Trs faible : 0,1 m2/us. Bonne si l'ouvrage est enterr. '

    Trs faible = 0,1m2/us Bonne (ouvrage enterr)

    3 5.m2/usager Bonne intgration

    15 20 m2/usager

    Trs bonne intgration

    2 3 m2/usager

    Trs bonne intgration

    0,5 1 m2/usager

    Mdiocre intgration

    0,5 1 m2/usager Mauvaise intgration

    au site

    COUT

    Investis

    Variable suivant le sous-sol

    Faible pour les petites units Elev pour les autres.

    Variable en fonction du terrain

    Vanabic en fonction du terrain

    Faible si la topographie est favo-rable

    Elev

    , Trs lev

    Energie

    nulle

    nulle

    100 W/|/ usager

    nulle

    nulle

    70100W/| par usager

    2050W/j par usager

    OBSERVATIONS

    Convient pour un rejet dans une rivire ;IL dbit important

    Particulirement adapte au rejet par epandage souterrain

    Procd simple pour un rejet dans un cours

    d'eau

    Particulirement adapt aux petites collectivits. Utilisation des macro-phytes lorsque cela est possible

    Procd en cours de dveloppement

    Adapt pour l'obten-/ tion d'un degr d'pu-ration trs lev - ; Exploitation / contraignante ' /

    /

    Adapt si la dclivit du sol pernW une ali-mentation g^vitaire

    i

    / 1

    108

  • \

    En conclusion, le choix d'un procd d'puration adapt aux trs petites collectivits doit tenir compte principalement

    :.'.

  • / f

    /

    1

    !

  • 6. Elimination des matires de vidange

    Le bon fonctionnement des dispositifs d'assainissement indivi-duel des installations collectives ne disposant pas d'un traitement auto-nome des boues implique une limination rgulire des sous-produits de l'puration des eaux uses. L'absence de collecte conduirait une rduc-tion de capacit des ouvrages prcdant l'pandage souterrain et se traduirait par la mise hors service rapide des systmes de diffusion dans le sol. La politique d'limination des matires de vidange des dispositifs d'assainissement individuel repose sur les principes suivants :

    . firriner les risques de pollution du milieu naturel par les dversements incontrls ;

    . les valoriser par une utilisation agricole, chaque fois que cela est possible ;

    . proposer des quipements dans le but de matriser l'limina-tion des produits collects ;

    . proposer et promouvoir une organisation efficace dans la-quelle sera ncessairement implique la collectivit.

    Pour cela il est ncessaire :

    . de bien connatre qualitativement et quantitativement le produit devant tre gr et notamment son intrt agricole ;

    . d'examiner les procds techniques de conditionnement et de stockage du produit ;

    . de dfinir le cadre dans lequel peut s'inscrire une organisation de collecte et de gestion des matires de vidange.

    6.1. Cakactrisation des matires de vidange Intrt agricole

    La plus grande part des matires de vidange a trouv depuis toujours sa destination finale dans une utilisation agricole qui prsente de nombreux avantages. Ce mode d'limination par recyclage dans le milieu naturel ne peut tre maintenu que si les caractristiques des matires de vidange sont compatibles avec cette utilisation.

    m

  • 6.1.1. Caractristiques des matires de vidange

    Les caractristiques des matires de vidange qui sont en gnral un mlange des produits de curage de plusieurs fosses varient en fonc-tion de l'importance relative de chacune des origines. On peut considrer que les matires de vidange sont constitues par :

    . le contenu des fosses tanches ou fosses fixes ;

    . le contenu des fosses septiques ;

    les boues en excs des micro stations d'puration.

    En principe, les matires de vidange ne contiennent pas d'ef-fluents d'origine industrielle ou agricole ni les produits de curage des gots. On ne peut cependant en exclure totalement l'ventualit d'une prsence accidentelle. Des analyses nombreuses ont t effectues en FRANCE, l'occasion de diverses tudes (70-71-72). Une tude ralise dans le Nord de la FRANCE (72) donne les valeurs suivantes :

    Paramtres

    pW DCO mg/l MESTmg/l MVS mg/l

    Valeurs minimales

    7 2 000

    10 000 10 000

    Valeurs maximales

    9 50 000 40 000 30 000

    Moyenne sur l'en-semble des analyses

    20 000 20 000 10 000

    Les valeurs mesures dans la rgion parisienne ou dans le Sud-Ouest (70) sont sensiblement plus faibles, surtout pour ce qui concerne les valeurs minimales des MEST et de la DCO (1 000 2 000 mg/l) et les valeurs moyennes de la DCO (5 000 6 000 mg/l). des MES (2 500 3 000 mg/l), de l'azote organique total (1 000 mg/l) et de l'ammoniaque (800 mg/l). Une origine possible de ces vanalions rgionales pourrait tre recherche dans la composition du parc de fosses septiques, de fosses tanches effet d'eau, et de fosses tanches chasse d'eau.

    La composition des boues extraites de fosses septiques (73) fait apparatre les concentrations suivantes : - <

    MEST

    DCO

    DB05

    N-NTK

    Phosphore total

    10 000 19 000 mg/l

    9 500 21 000 mg/l

    2 400 7 800 mg/l

    400 1 000 mg/l

    100 200 mg/l

    fres Quatre enseignements principaux peuvent tre tirs de cesichif

    . l'amplitude des variations dans la composbon interVit une valuation prcise des charges organiques constitues par les matires de vidange qui peuvent varier dans des proportions de 1 4 d W camion de vidange un autre ; '

    . l'importance de la fraction minrale qui dpasse er/ moyenne 30 % des MEST. Cette proportion correspond sensiblement y celle d'une boue en excs extraite d'une station d'puration en aration prolonge ;

    112

  • . la DB05 du liquide surnageant est voisine de 1500 2 000mg/l, soit 6 10 fois celle d'un effluent domestique standard ;

    . les concentrations en azote organique et en ammoniaque sont extrmement variables. Pour l'azote ammoniacal, certaines tudes (73) signalent des concentrations de 70 mg/l, alors que d'autres mentionnent des valeurs proches de 1 000 mg/l. L encore, la diversification des origines des matires de vidange (fosse septique ou fosse tanche) peut expliquer cette variation. Dans le cas d'une fosse septique, l'azote est entran par l'effluent vers le dispositif d'pandage souterrain.

    Il convient enfin de rappeler les risques sanitaires que prsente une dissmination non contrle de ces produits dans le milieu naturel, en raison de la prsence probable de germes pathognes d'origine ent-rique.

    6.1.2. Utilisation agricole Depuis toujours, une part importante de matires de vidange est des matires de vidange utilise en agriculture et, comme pour les boues en excs des stations

    d'puration, cette utilisation constitue une destination finale intressante. L'intrt agronomique des matires de vidange est comparable celui des boues liquides des stations d'puration. Un mtre cube de matires de vidange peut apporter au sol environ :

    . 10 20 kg de matire organique

    . 1 kg d'azote organique

    0,1 0,2 kg de phosphore

    auxquels s'ajouteront du fer, du magnsium, du fluor, du manganse, etc.. Pour une fumure annuelle de 100 kg d'azote/ha, le volume pandu de matires de vidange serait voisin de 70 m3. Au plan de l'quilibre des diffrents composants on note, comme pour les boues en excs des stations d'puration, une insuffisance en potasse. En dehors du problme sanitaire prcdemment voqu et qui interdit l'utilisation des matires de vidange sur les cultures marachres intressant des lgumes suscepti-bles d'tre consomms crus, l'utilisation agricole des matires de vidange ne soulve pas de rserves d'ordre agronomique. Il faut donc rechercher ailleurs les origines des difficults de plus en plus grandes rencontres par les vidangeurs et qui les conduisent parfois des rejets sauvages rprhensibles.

    La principale difficult provient du caractre saisonnier de l'utili-sation agricole. La priode la plus favorable pour l'utilisation agricole des matires de vidange est comprise entre la fin juillet (aprs les moissons) et la fin septembre.

    Pour tenir compte de la priodicit des oprations de vidange, il faudrait en envisager le regroupement sur quelques mois de l'anne. Il semble que dans certains pays, comme la Suisse, la collectivit organise des campagnes saisonnires de vidange. Il ne semble pas que l'on puisse s'orienter en France vers une telle solution, qui implique une certaine discipline des usagers et qui oblige les entreprises diversifier leurs activits en dehors des campagnes de vidange, afin d'amortir le matriel sur toute l'anne. Une autre solution consisterait installer dans les fermes utilisatrices des matires de vidange, des capacits de stockage ncessaires pour attendre la priode favorable l'utilisation agricole, soit environ 4 mois par an. Ce stockage ne semble pas devoir entraner de notables problmes d'odeur au-del de la proximit trs immdiate de la fosse de dpotage.

    113

  • Enfin, il existe en Sude une technique trs intressante qui consiste traiter par filtration et dshydratation les matires de vidange au moyen des camions de collecte. Le liquide interstitiel est remis dans les fosses tandis que les boues dshydrates qui ne reprsentent qu'une faible partie du volume extrait sont utilises en agriculture.

    Fig. 60 DESHYDRATATION DES MATIERES DE VIDANGE PAR CAMION

    I - VIDANGE DE LA FOSSE

    Citerne de vidange - Dshydratation - Citerne eau claire

    Il - REMPLISSAGE DE LA FOSSE EN EAU CLAIRE

    DESHYDRATATION DES BOUES

    On a parfois voqu le risque de toxicit des matires de vidange et notamment celui du bore, provenant des produits lessiviels. Il ne semble pas que ce risque puisse tre sensible en dehors du cas d'pandages doses leves, sur plusieurs annes, sur un mme terrain. Dans les conditions actuelles d'utilisation agricole des matires de vidange (de 50 70 m3/ha), ce cas de figure apparat peu probable

    114

  • L'utilisation agricole semble bien devoir constituer une destina-tion finale des matires de vidange trs intressante, tant du point de vue agronomique que de l'puration. Cependant leur passage direct des dis-positifs d'assainissement individuel aux terrains d'pandage se heurte certains obstacles. Pour viter que, faute de pouvoir surmonter ces obsta-cles, les vidangeurs ne soient contraints des rejets nuisibles au milieu naturel ou que des installations de traitement plus onreuses ne soient mises en place, il convient d'amnager l'utilisation agricole des matires de vidange :

    . par la ralisation des oprations de vidange aux seules prio-des compatibles avec l'utilisation agricole ;

    . par la ralisation d'units de stockage transitoire des produits de vidange avant leur pandage.

    En raison des volumes de matires de vidange pandues dans les conditions actuelles (50 100 m3/ha/an), leur utilisation agricole va trouver sa limite en fonction du rapport entre les quantits collectes sur une zone gographique donne et les surfaces d'pandage disponibles.

    De ce fait, au-del d'une certaine densit de collecte des ma-tires de vidange, on se trouve dans l'obligation de dvelopper des techniques de traitement plus intensives que l'utilisation en agriculture.

    Il convient de souligner que les objectifs du traitement des matires de vidange diffrent trs sensiblement de ceux de l'puration des eaux uses. En effet, cette dernire consiste partir d'un effluent brut en la production d'un effluent pur et d'une boue. La composition des matires de vidange et en particulier de celles issues des fosses septiques est beaucoup plus proche de celle des boues de station d'pu-ration que de celle d'un effluent domestique. Les matires de vidange ne doivent donc pas tre considres comme un effluent domestique concentr et traites comme tel dans les stations d'puration. Au contraire, le but du traitement des matires de vidange sera assez compa-rable celui du traitement des boues, savoir :

    . obtenir un produit stabilis, ou dont l'volution ne peut pas tre l'origine de nuisances particulires ;

    . liminer une partie de l'eau contenue dans le'produit, afin d'en rduire le volume.

    Les matires de vidange doivent faire, dans la majorit des cas, l'objet d'un traitement spcifique tabli en fonction d'objectifs simples. Afin de rduire les cots de fonctionnement (et en particulier de main d'uvre), des units de traitement de vidange, il se rvlera intressant d'tablir ces units sur une structure technique prexistante. Compte tenu des objectifs du traitement, les stations d'puration ou les sites de traitement d'ordures mnagres constituent les structures d'accueil les plus videntes.

    "i.2.1. Objectifs du traitement Les objectifs du traitement des matires de vidange se rsument des matires de vidange pratiquement dans tous les cas en :

    . une stabilisation du produit en vue d'une limination ou au moins une forte attnuation des odeurs ;

    . une rduction de volume impliquant une dshydratation.

    La destruction de la matire organique par des fermentations arobies ou anarobies n'est pas un objectif mais une consquence des traitements utiliss pour atteindre les deux objectifs lmentaires.

    5.2. Traitement centralis des matires te vidange

    115

  • les matires de vidange. Des tudes (74) ont montr que la fraction biodgradable de la matire en suspension organique des matires de vidange n'est que de 40 45 %, ce qui. correspond une boue trs correctement stabilise. Il faut rappeler que les matires de vidange ont t soumises avant leur collecte et pendant un temps trs long des fermentations anarobies. Par contre, le liquide interstitiel est relativement riche en matire organique soluble biodgradable, puisque la DB05 moyenne est voisine de 1 500 2 000 mg/litre.

    L'utilisation agricole des boues issues du traitement des matires de vidange ne devrait pas poser de problme particulier dans la mesure o aucun produit dommageable pour l'agricultrue n'est ajout au cours du traitement des vidanges. Comme pour les boues de station d'puration, on peut envisager une valorisation par compostage (avec de la sciure, des ordures mnagres, de la paille, des corces, etc..) qui permet une stabilisation des produits et une vaporation de l'eau.

    A dfaut de ces filires de valorisation, la mise en dcharge ou l'incinration des boues rsiduaires dshydrates peuvent tre aussi en-visages.

    6.2.2. Elimination des odeurs Les odeurs mises par les matires organiques soumises des fermentations anarobies trouvent leurs principales origines, soit dans des produits intermdiaires de dgradation des composs organiques carbons, soit des composs soufrs rduits (H2 S), soit des composs azots intermdiaires ou finaux, tels que l'ammoniaque. Le traitement des odeurs qui fait appel des masques odeurs peu efficaces ou des techniques de lavage de gaz efficaces mais compliques et coteuses ne peut tre envisag que dans les installations importantes. La plupart du temps, on peut liminer les odeurs par une aration. Lorsqu'on are des matires de vidange brutes par une insufflation dans une cuve de stockage, le dgagement d'odeurs dsagrables cesse aprs une p-riode d'aration continue d'un deux jours. On peut expliquer ce phno-mne par un entranement des produits odorants et la substitution de fermentations arobies inodores aux fermentations anarobies. Lorsque l'on ajoute aprs cette priode un volume de matires de vidange reprsentant moins de 20 30 % du volume prexistant dsodoris et ar, on ne constate pas de nouveaux dgagements d'odeurs. Il semble que les produits odorants soient absorbs par le volume initial dsodo-ris.

    Cette technique trs simple de dsodorisation est galement utilise dans la technique du stockage ar des lisiers d'levage de porcs. Elle a fait l'objet d'une ralisation rcente en VENDEE pour laquelle l'aration est assure par une diffusion d'air par grosses bulles qui en confirme l'efficacit.

    6.2.3. Dshydratation Cette opration qui consiste sparer le liquide interstitiel des des matires de vidange 'matires en suspension se droule gnralement en deux stades :

    . un paississement par dcantation ;

    . une extraction du liquide interstitiel restant par filtration ou centrifugation.

    Le degr de dshydratation atteint au cours de ces deux stades dpend pour une grande part de la structure collodale des boues. En effet, les matires de vidange l'tat brut contiennent une proportion importante de matires collodales qui entrave fortement la sdimentation et conserve au liquide surnageant de fortes concentrations en matires organiques. La transformation des' matires collodales en matires en

    116

  • suspension est une opration trs souvent utilise pour le traitement des eaux uses et qui fait appel au phnomne de coagulation-floculation. Ce phnomne peut tre dclench, soit par adjonction de produits chimi-ques floculants, soit par le dveloppement d'une culture bactrienne arobie (boues actives). La dshydratation des matires de vidange passe donc par un stade de conditionnement pralable chimique ou biologique.

    La floculation chimique met en uvre des lectrolytes minraux (chaux, sels de fer ou d'aluminium) ou organiques (polymres ioniques ou neutres) ou la combinaison de plusieurs d'entre eux. Des essais ont t raliss (71-76) et ont conduit l'obtention, d'une part d'un liquide surnageant dont la concentration est beaucoup plus faible et d'autre part d'une boue s'paississant jusqu' 10 % de matires sches. La dose de floculant ncessaire dpend de la concentration en matires sches des boues et peut atteindre 10 15 % de cette concentration. L'utilisation de la chaux, dont le taux d'application sera port 20 % de la matire sche, peut permettre d'obtenir, en plus de l'paississement, une limination des germes pathognes, bactries et virus. Par contre, le pH alcalin atteint au cours du traitement se traduit par de forts dgagements d'ammoniaque trs odorant et corrosif. L'utilisation de sels de fer, et en particulier de sulfate ferreux, contribue limiter les odeurs. Ce produit, qui prcipite les sulfures et en particulier l'H2S, est utilis depuis longtemps pour dsodo-riser les fosses tanches. Le procd calcocarbonique (Fig. 61) consti-tue une application particulire de floculation-dcantation par la chaux et a fait l'objet de plusieurs ralisations fonctionnant dans des conditions in-dustrielles. Il consiste injecter du gaz carbonique en mme temps que la chaux dans une cuve ferme.

    Fig. 61 PROCEDE CALCO CARBONIQUE

    BASSIN DE STOCKAGE REACTEUR

    gaz carbonique

    CLARIFICATEUR

    floculant

    La floculation biologique sera le fait d'une culture bactrienne obtenue par une aration des matires de vidange (74). On'peut aussi obtenir par le mme quipement (bassin ar) la fois la dsodorisation et le conditionnement des matires de vidange. Pour des installations importantes (> 100 m3/semaine), le volume du bassin d'aration est voisin de 2 5 fois le volume journalier des matires de vidange reues. Pour les petites installations (< 100 m3/semaine), le temps de sjou^ doit tre plus long (environ 10 jours) pour tenir compte de l'irrgularit des apports. La dshydratation des matires de vidange pralablement flo-cules et dsodorises sera essentiellement ralise par filtration sur lit de schage. En effet, la dshydratation mcanique par filtration continue et filtre presse ou par centrifugation n'est gnralement pas mise en uvre pour traiter des matires de vidange seules.

    Des tudes pilotes ont montr que l'utilisation de l'oxygne pur pouvait conduire une dsodorisation et une floculation en des temps significatiyement plus faibles et qui seraient infrieurs 24 h (70). La filtrabilit des boues obtenues aprs application de l'oxygne semble comparable celle d'une boue en excs de station d'puration par boues actives. La filtration sur lit de schage peut tre ralise avec les mmes quipements qu'en station d'puration. L'adjonction d'un adjuvant de floculation (polylectrolyte cationique) permet d'acclrer la frquence des rotations de boues sur les aires de schage.

    117

  • 6.2.4. Epuration du liquide interstitiel

    Le liquide abandonn par les matires de vidange l'issue de la dsodorisation et de la dshydratation ne peut gnralement pas tre rejet sans puration complmentaire. Dans le cas o l'installation de traitement de matires de vidange se situe sur le site d'une station d'puration, le surnageant aprs paississement et les eaux de collature des aires de schage peuvent tre admis dans la station d'puration sans risques de surcharge, les concentrations de ce liquide tant trs voisines de celles d'un effluent domestique classique. Dans les autres cas, une puration spcifique par lagunage par exemple, ou un rejet dans le sol par pandage souterrain, doit tre envisage.

    6.2.5. Filires type de traitement de matires de vidange

    Les installations de traitement de matires de vidange doivent tre, dans toute la mesure du possible, ralises sur des sites de stations d'puration ou de traitement d'ordures mnagres.

    Dans les stations d'puration importantes susceptibles de rece-voir plus de 100 m3 par jour de matires de: vidange, il semble que la filire suivante soit la mieux adapte :

    MATIERES DE VIDANGE ^ Phase de conditionnement par

    - aration - addition de floculant

    T dcantation

    yphase solide H^dshydatstion phase liquide-^-puration

    Petites et moyennes stations d'puration quipes d'une stabili-sation arobie des boues :

    MATIERES _ DE VIDANGE

    STABILISATION DES BOUES

    Surverse (surnageant de dcantation)

    EAU RESIDUAIRE EPURATION DE L'EAU

    Sur les sites de traitement des ordures mnagres, les boues paissies peuvent tre mlanges aux ordures mnagres sur le front de la dcharge, s'il s'agit d'une dcharge contrle ou avec le compost broy, dans le cas d'un broyage compostage. Les expriences relatives ce dernier cas sont peu nombreuses et font l'objet d'apprciations contra-dictoires. Par contre, le traitement sur le site d'une dcharge contrle a fait l'objet d'une ralisation dont le fonctionnement apparat trs satisfaisant. Dans cette installation schmatise ci-dessous, les boues sont pandues sur des lits d'infiltration tablis sur la dcharge stabilise, dans laquelle le liquide interstitiel s'infiltre (Fig. 62).

    118

  • Fig. n 62 TRAITEMENT DES MATIERES DE VIDANGE SUR UN SITE DE DECHARGE D'ORDURES MENAGERES

    Dpotage Surpresseur Cuve de Dgrillage d'air rception

    0=

    Aires de schage et d'infiltration

    vl^mMuKiyuAiiiwilu^uUuli _

    ^p^

    m|\ii|n|\ii|M|up'ini'p'ini||in]i,nv

    ihnriir'n'ii^ii ' i l !| i'ni n'hliM

    i i | i i i i i \ i | \ ! l l\iIIIVIVI'JIIIMU H \H Ul j

    Aration Alimentation des aires de schage

    Dcharge

    Traitement sur un site de dcharge contrle

    MATIERES DE VIDANGE

    CUVE DE STOCKAGE AERE

    >

    EPANDAGE SUR DES LITS DE SECHAGE REALISES SUR LA DECHARGE

    y Boues Phase liquide incorporation infiltration dans aux ordures la dcharge

    6.2.6. Admission des matires de vidange dans les stations d'puration par mlange avec l'effluent brut

    Cette technique est certainement la plus facile mettre en u-vre. Ce n'est sans doute pas par contre la plus rationnelle car, d'une part il est toujours moins coteux de traiter un liquide concentr qu'un liquide prsentant la mme charge de pollution sous forme dilue, d'autre part, la composition des matires de vidange est beaucoup plus proche de celle des boues en excs produites par les stations d'puration que de celle de ' l'effluent qui y est admis. Cependant, l'admission des matires de vi-dange dans une station d'puration biologique se justifie lorsqu'elle per-met d'utiliser une capacit d'puration laisse disponible, soit en raison

    119

  • d'un effluent entrant trs dilu limitant la capacit d'puration pour des raisons hydrauliques. Le traitement des matires de vidange dans la station d'puration en mlange avec l'effluent brut bnficie alors d'un cot marginal limit au poste de dpotage.

    La quantit de matires de vidange admissible par une station d'puration biologique est classiquement value 1,5 2 % du dbit journalier reprsentant moins de 20 % de la charge nominale exprime en DB05. En fait, cette limite peut tre trs largement dpasse (72). Des installations en aration prolonge faiblement alimentes en effluent brut ont support des quantits de matires de vidange, dpassant trs large-ment la moiti de la charge,' la seule manifestation notable tant une concentration relativement leve en nitrates dans l'effluent trait. Le traitement des matires de vidange mlanges avec l'effluent brut peut constituer une premire phase au cours de laquelle va s'organiser la collecte et qui sera mise profit pour tablir les caractristiques des produits apports. Par contre, // ne serait pas raisonnable d'accrotre globalement, de 10 20 % par exemple, la capacit d'une station d'puration pour tenir compte d'apports de matires de vidange. Le surcot relatif l'amortissement rapport au mtre cube de matire traite se rvlerait prohibitif.

    L'utilisation de la dposante dite classique autonome mise en uvre sur un site qui ne serait ni une station d'puration ni une installa-tion de traitement des ordures mnagres n'a pas t voque, car l'exprience prouve qu'elle n'est pas raliste. En effet, ce procd qui implique une gestion spcifique ne devient conomiquement supportable que pour des installations de grande capacit ; or le principe mme de la dshydratation par vaporation implique des surfaces trs tendues qui sont incompatibles avec des grandes capacits. Il n'est donc pas tonnant que ce procd n'ait fait l'objet d'aucune application pratique, les cots d'investissement se situant plus de 120 F le m3 trait annuellement et l'exploitation 25'F le m3, le cot total amortissement inclus se situant prs de 50 F le m3, soit environ 2 fois celui du traitement en station d'puration (prix 1980).

    La solution la plus satisfaisante et la moins coteuse est certaine-ment le dpotage relai la ferme, sous rserve que soient assures les garanties ncessaires pour une utilisation agricole des vidanges. Enfin, le traitement en station d'puration ou dans les installations de traitement des ordures mnagres doivent faire l'objet d'installations spcifiques.

    6.3. Organisation de l'limination des matires de vidange -Schmas dpartementaux

    L'organisation l'chelle dpartementale de la collecte et du traitement des matires de vidange a fait l'objet d'une analyse approfon-die expose dans le guide pour l'tude des schmas dpartementaux d'limination des matires de vidange dit par la D.P.P. (77) dans le cadre de ses cahiers techniques. Seuls les principes en seront donc voqus. Ces schmas ont pour but de fixer le nombre des dispositifs de stockage ou de traitement des matires de vidange produites dans un dpartement, de les localiser et d'en dterminer les grandes lignes tech-niques, y compris le dimensionnement. Les choix devront aboutir une optimisation des cots globaux pour la collectivit, tout en assurant la garantie de la sauvegarde de l'hygine publique et du milieu naturel. Les cots relatifs aux oprations de pompage nettoyage des installations aprs vidange sont indpendants des deux postes principaux (collecte et traitement).

    La mthode d'analyse procde d'une tude comparative de plu-sieurs possibilits dfinies en fonction d'un nombre plus ou moins lev de sites, de dpts et de techniques de traitement. D'autres paramtres sont dans un deuxime temps pris en compte, tels que :

    . difficults rencontres pour trouver des sites ;

    . difficults de financement.

    120

  • L'approche pratique peut tre rsume par le schma suivant.

    La russite d'un plan dpartemental dpend pour une grande part de la volont d'aboutir, qui doit se manifester aussi bien de la part des vidangeurs qui dtiennent la majeure partie des informations que des services administratifs et des collectivits concernes.

    ENCHAINEMENT DES DIFFERENTES PHASES DE L'APPROCHE PRATIQUE DE MISE EN PLACE

    D'UN SHEMA DEPARTEMENTAL

    COLLECTE DE L'INFORMATION

    Donnes rgionales gnrales : - production actuelle de matires de

    vidange - estimation de l'volution 10 ans de la

    production de matires de vidange.

    Les collecteurs de matires de vidange : - situation actuelle - situation prvisible des entreprises de

    vidange 5 et 10 ans - contraintes et desiderata des entreprises

    de vidange.

    Installations existantes ou dj prvues.

    CALCUL DU COUT TOTAL D'ELIMINATION POUR CHAQUE SCENARIO DONNE :

    cot de traitement relatif chaque installa-tion

    supplment ventuel de cot de transport rsultant d'un allongement du rayon de dpotage.

    - cots annexes d'limination.

    bonus ou malus d'un procd de traite-ment vis--vis d'un autre.

    Slection des meilleurs scnarios sur le plan technico-conomique.

    I

    - Estimation du cubage traiter.

    - Reprage'cies zones de dficit de capacit de traitement.

    - Choix raisonn des lieux d'implantation possibles

    Choix du ou des procds pour chaque unit de traitement retenue, en liminant ceux qui ne conviennent pas a priori ou sont difficilement envisageables.

    INTERVENTION D'AUTRES PARAMETRES

    EVENTUELLE REVISION DE LA TARIFICATION

    121

  • Conclusions

    Au plan technique, la protection du milieu naturel contre les risques de pollution que font courir certains rejets d'eaux rsiduaires, pose des problmes beaucoup plus difficiles rsoudre que ceux de l'assainissement individuel. Ce-pendant, en raison du nombre lev des installations concernes, de la multiplicit des conditions dans lesquelles il est appliqu, de l'acuit des nuisances que peut provoquer son mauvais fonctionnement et des investissements qui lui sont consa-crs, on doit lui apporter plus d'attention que par le pass.

    Les bases techniques sur lesquelles repose l'analyse de ces pro-blmes paraissent dsormais bien tablies, en dpit du fait que leur dfinition fasse largement appel des donnes de pays trangers et en particulier des Etats-Unis. On peut mme estimer qu'en raison des consommations d'eaux uses plus le-ves et d'un mode de vie encore quelque peu diffrent auxquelles elles se rfrent, elles apportent une marge de scurit qui ne peut tre que favorable la prennit des installations. Les tudes menes en France, telles que celles rali-ses Amfreville la Campagne, montrent que les conditions dans lesquelles est utilis l'assainissement individuel doivent tre amliores.

    ' Les technologies proposes, et qui font pour la plupart d'entre elles l'objet de nombreuses applications, se caractrisent essentiellement par leur rusticit. L'importance confre cette qualit premire ne traduit ni une mcon-naissance des technologies plus labores, ni une mfiance envers leurs possibili-ts actuelles ou futures. Elle est justifie par le, souci de limiter pour l'usager les sujtions d'exploitations ou le cot qu'entranerait leur prise en charge par la collectivit. En effet, si l'assainissement individuel doit apporter l'usager le mme confort que l'assainissement collectif, il ne doit pas impliquer de sujtions d'entre-tien sensiblement plus lourdes.

    La foss septique qui reste -la technique de base de l'assainisse-ment individuel rpond parfaitement ce critre de rusticit et de fiabilit. En contre-partie, le niveau d'puration qu'elle assure reste limit et n'est acceptable qu'en raison de la nature du milieu rcepteur sollicit.

    123

  • La technique de l'pandage souterrain, tout en ne permettant pas de tirer le meilleur parti de la capacit d'auto-puration du sol, autorise que soit limite l'puration pralable au rejet et garantit en particulier une bonne protection des eaux souterraines contre les contaminations bactriennes.

    Les limites de l'utilisation de cette technique sont en fait dfinies par la capacit physique d'infiltration. Cet aspect est de loin le plus important de l'assainissement individuel. Il apparat ds prsent que les tudes engages en vue d'amliorer la connaissance des sols destins l'infiltration des eaux uses permettront de mieux apprcier les risques que prsentent certaines conditions d'implantation. L'importance de ces risques peut conduire au remplacement de l'pandage souterrain par des procds base de lits filtrants qui consistent en fait reconstituer artificiellement des conditions de sol favorables. L'emploi de ces techniques, dont la fiabilit et les cots sont moins satisfaisants doit cependant tre rserv la solution des cas les plus difficiles. Enfin, la notion d'assainissement individuel s'tend communment aux dispositifs quipant des communauts' iso-les, telles que les htels, collges, campings... Les techniques qui leur sont le mieux adaptes s'apparentent soit celles de l'assainissement individuel, soit celles utilises pour les petites collectivits. Leur point commun reste la rusticit des quipements.

    Enfin, comme les stations d'puration, les dispositifs d'assainisse-ment individuel produisent des rsidus boueux, dont la destination finale doit tre contrle. La gestion des matires de vidange en vue de leur limination peut faire appel plusieurs types de techniques associs ou non des stations d'puration de collectivits.

    La matrise de l'assainissement individuel devrait permettre d'int-grer cette technique dans les programmes d'amnagement participant au maintien de la qualit du milieu naturel. Assainissement individuel et assainissement collectif apparaissent ainsi complmentaires.

    Orlans, Octobre 1980

    124

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