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WO2006128994A2 - Procede et installation pour le traitement d'effluents de collectivites - Google Patents

Procede et installation pour le traitement d'effluents de collectivites Download PDF

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WO2006128994A2
WO2006128994A2 PCT/FR2006/001174 FR2006001174W WO2006128994A2 WO 2006128994 A2 WO2006128994 A2 WO 2006128994A2 FR 2006001174 W FR2006001174 W FR 2006001174W WO 2006128994 A2 WO2006128994 A2 WO 2006128994A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
filter bed
treatment plant
bed
plants
effluents
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2006/001174
Other languages
English (en)
Other versions
WO2006128994A3 (fr
Inventor
Bernard Raveneau-Champion
Michel Reveniault
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vigie Groupe SAS
Original Assignee
Suez Environnement SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suez Environnement SAS filed Critical Suez Environnement SAS
Priority to US11/916,143 priority Critical patent/US20080197083A1/en
Priority to BRPI0610940A priority patent/BRPI0610940A2/pt
Priority to EP06764667A priority patent/EP1888472A2/fr
Priority to DE06764667T priority patent/DE06764667T1/de
Priority to AU2006254029A priority patent/AU2006254029A1/en
Publication of WO2006128994A2 publication Critical patent/WO2006128994A2/fr
Publication of WO2006128994A3 publication Critical patent/WO2006128994A3/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/32—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the animals or plants used, e.g. algae
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/001—Runoff or storm water

Definitions

  • the invention relates to a process for the treatment of effluents from communities equipped with a sewerage network capable of collecting rainwater or infiltration water, so that the effluent flow rates to be treated by a water treatment plant may vary greatly between a period of dry weather and a period of rain.
  • Examples of extensive wastewater treatment plants are provided by FR 2 782 508 and FR 2 858 316.
  • the jolts of flow, caused by the rains, therefore lead to size the facilities on major water flows to be treated , which are only rarely reached in normal service.
  • a storage of the polluted water surplus, caused by a storm or heavy rain, can be considered in a basin but it is advisable to treat the excess in less than 24 hours to limit the fermentation, source of bad smells and degradations of the quality of treatment at the level of purification.
  • the purpose of the invention is, above all, to provide a process for treating effluents from communities which makes it possible to "smooth" the flow peaks due to precipitation, particularly storms, and to obtain at the outlet of the purification plant a quality relatively constant treatment. It is desirable that the footprint of the facilities be as low as possible.
  • the effluent treatment process of communities is characterized in that: - a purification plant is provided with capacity adapted essentially to the flow of effluents in dry weather;
  • a filter bed planted with plants is planned upstream of the purification station and is capable of storing a polluted water surplus without fermentation, and pre - purifying;
  • Planted plants are, advantageously, reeds.
  • the stored water is evacuated, in particular by pumping, over a week or more, which causes a minimum impact on the sizing of the station downstream treatment plant.
  • This treatment plant can be sized for a flow of effluents in dry weather.
  • the storage time of the waste water in the filter bed planted is greater than several days, no fermentation is observed resulting in release of odor pollution. Aerated by plants, especially reeds, and their rhizomes, the waste water does not ferment in the filter bed.
  • Storage capacity is chosen by the community. The period for removing the wastewater from the reed bed should be followed by a rest period of at least one week, necessary to avoid stratification of heterogeneous layers of sludge.
  • the feeding of the storage can be carried out for a period of at least two weeks, the plants having to be able to withstand prolonged immersion.
  • a bypass is provided, in particular by closing an automatic valve, to direct the total flow of effluents to the purification plant when the storage capacity of the bed of plants is reached or when the feeding period is over.
  • an automatic program manages the effluent admission valve to the bed planted with reeds from the measurement of the level of liquid in the reed filter, in particular by ultrasonic sensor, and from a programmed clock.
  • the automatic program can also control the solid level (massive filter plus sludge produced) and follow it over a long period (several years) to indicate when cleaning must be done.
  • the invention also relates to an effluent treatment plant of communities equipped with a sewerage network capable of collecting rainwater or infiltration, for the implementation of the method defined above.
  • Such an installation is characterized in that it comprises: a purification plant of capacity adapted essentially to the effluent flow rate in dry weather; - upstream of the treatment plant, a filter bed planted clean to store without fermentation a polluted water surplus, and perform a pre-purification;
  • Fig. 1 is a block diagram of a treatment method according to the invention.
  • FIG.2 is a schematic, partial vertical section of the treatment plant.
  • an installation E of treatment according to the invention comprises a purification station 1 for the effluents of a community having a sewerage network which drains large quantities of water from tablecloth. The network also collects rainwater.
  • the flow variations between dry weather and rainy weather would lead, according to the prior art, to size the wastewater treatment plant so that it processes at a relatively constant quality the large water flows due to rain or a thunderstorm, but which are rarely reached in normal service.
  • the purification station 1 is of a capacity adapted essentially to the flow of effluents in dry weather.
  • capacity adapted to the effluent flow rate in dry weather designates a capacity which, while possibly greater than that strictly necessary in dry weather, remains much less than that which would be necessary to treat, at equal quality, a flow of rain or thunderstorms that can be more than three times higher than the flow in dry weather.
  • the purification plant 1 may be of the type with a bacterial bed 2 followed by a bed 3 planted with reeds for final filtration, which gives the outlet 4 treated effluent.
  • the raw effluent is introduced through the inlet 5 of the installation E.
  • the purification plant 1 may be of a type different from that described above, for example of the conventional activated sludge type, of the type bio-filter or membrane bioreactor, or other.
  • the treatment plant 1 makes it possible to treat carbon pollution, or even nitrogen and / or phosphorus pollution.
  • the inlet 5 delivers a flow Qt on a screening device 6 whose output 7 is connected to a unit 8 called D.O: "storm weir".
  • D.O "storm weir"
  • the unit 8 directs all this flow to a pipe 10 connected to the inlet 9 of the station. purification 1.
  • the excess Qp is directed by the unit 8 to a pipe 11 connected to the inlet of a filter bed 12 planted with plants, advantageously of reeds R, forming a pool for the storage and pre-purification of excess effluents collected during rainy weather.
  • a de-waterer 13 is provided upstream of the filter bed 12.
  • a valve H is installed on the pipe 11, upstream of the de-waterer 13.
  • the outlet 14 of the filter bed 12 is connected to the inlet of a pumping station 15, the outlet 16 of which discharges a flow Qv of pretreated effluents into the bacterial bed 2 of the purification station 1.
  • the outlet 17 of the bed Bacterial 2 delivers Qs + Qv effluent flow to beds 3 for final filtration.
  • FIG. 2 schematically illustrates an embodiment of the filter bed 12 and the pumping station 15.
  • the filter bed 12 is defined by vertical walls 17 and a bottom 18, made for example of concrete.
  • Recovery drains 19 having a sufficient inclination on the horizontal to allow the flow of liquid, are provided near the bottom 18 and through the wall 17 in the direction of the pumping station 15.
  • the height hl of a layer 20 containing the drains 19 is of the order of 0.1m.
  • This layer 20 consists for example pebbles 20 / 40mm particle size surrounding perforated tubes constituting the drains themselves.
  • a support layer 21 is provided above the layer of drains over a height h2 advantageously of the order of 30 cm. This support layer 21 is formed for example gravel 3/10 mm.
  • a layer of sand 22 is provided above the support layer 21.
  • the height h3 of the sand layer 22 is advantageously about 30 cm, with sand having a particle size of 0.8 / 4 mm.
  • the filtering mass consists of the various granular layers mentioned above of alluvial, siliceous origin (effective sizes D10 / D90).
  • the sand layer 22 is planted with plants, advantageously with reeds R.
  • the vertical walls 17 exceed the upper level of the layer 22 by a sufficient distance so that the storage bed 12 can accept the water in rainy weather up to at a maximum level Lm located at a height h5, preferably of the order of 0.8m, above the last measured solid level N.
  • This level N corresponds to the upper surface of a sludge layer 23.
  • the height h4 of layer 23 can reach about 0.8m.
  • a spillway 24 is provided at the top of the walls 17 to spread the excess rainwater Wp in the storage bed 12.
  • the particularity of the rainy weather is to cause an influx of suspended matter, particularly fine, at the entrance of the treatment plant because of the runoff on the soil and by self-cleaning of the collectors.
  • the sanding device 13 provided downstream of the screening device 6 prevents clogging of the storage bed 12 by these suspended materials. Given the characteristics of the granulate provided for the sand layer 22 of the storage bed, the sand trap 13 must retain 90% of sands of more than 200 .mu.m in particle diameter.
  • the pumping station 15 transfers the filtrate from the planted bed 12 to the purification station 1; the pumping station 15 consists of a basin 25 equipped with at least one pump P1, and in the example shown, two pumps P1 and P2.
  • the pumps P1 and P2 are advantageously volumetric type.
  • the pump P1 pumps the liquid into the pipe 16 which discharges the liquid into the purification station 1.
  • the pump P2 is a backup pump which can take over in case of failure of the pump P1.
  • the filter bed 12 and the pumping device 15 may be partially buried in the soil S.
  • the minimum level of liquid Li corresponds to the minimum level for the immersion of pumps P1 and P2. This level Li passes substantially through the middle of the support layer 21.
  • a device 26 for measuring the level of liquid in the filter bed 12 is provided.
  • the measuring device 26 is preferably an ultrasonic sensor. From this measurement of the liquid level and a programmed clock (not shown), an automatic PLC A program manages the admission valve H to allow or not the filling of the storage bed 12 in accordance with predefined rules.
  • the automaton A also controls the solid level N (filter mass + sludge produced) and follows it over a long period (several years) to indicate to the operator when the cleaning must be done. The sludge is then taken again using a double bucket machine.
  • the minimum liquid level Li is controlled by low level detection in the tank or tank 25 of the pumping station. The operation of the installation is as follows.
  • the excess Qp due to the rain is directed towards the filter bed 12 which can be filled to the level Lm.
  • the storage capacity of the bed 12 is generally chosen so as to store the usual rains until the maximum level Lm is reached.
  • valve H would be closed and the flow would be bypassed, at least in part, to the treatment plant 1.
  • the emptying rate of the bed 12 provided by the pumping station 15 is progressive so as not to overload the treatment plant too heavily. This emptying rate is chosen so as to ensure in one week (ie 7 days) the emptying of the complete stock of the bed 12. In other words, when the bed 12 is filled to the level Lm, and in the absence of new input In excess, the pumping station 15 moves the liquid from the maximum level Lm to the lower level Li in one week.
  • the plants in particular the reeds R, are chosen to be able to withstand prolonged immersion, and the feeding of the bed 12 can be carried out for a maximum of two weeks. Once the storage capacity is reached or the feeding period is over (maximum 2 weeks), any new water surplus is derived by unit 8 with closing of the automatic valve H. The destocking period is followed by a period of at least a week's rest, necessary to avoid stratification of heterogeneous mud layers.
  • the purification plant 1 remains of suitable dimensions to the effluent flow rate in dry weather, since the treatment of excess effluent due to rainfall is spread over several days, at least 7 days preferably .
  • the bed 12 makes it possible to store the water in contact with the plant plantation, without observation of fermentation resulting in release of olfactory pollution.
  • the real case of a small community of Seine et Marne (France), equipped with a sanitation network very little waterproof and eager to treat a part (160 m 3 ) of its effluents collected in rainy weather, while obtaining the same concentration of treated water as in dry weather is given below in Table 1.
  • the footprint of the treatment plant is reduced by a factor of 1.8 (ie 600/335).
  • the volume of the bacterial bed, dimensioned for dry weather, does not vary, which greatly reduces the total cost of the treatment plant.
  • Qe is the derivative flow (by-passed).
  • the column "Dry time” shows on the line Qt the flow of raw effluent arriving at the inlet 5 of the installation. In dry weather, this flow Qt is equal
  • the flow Qe of effluent derivative is zero, as well as the flow of rain Qp and thus also the flow rate Qv of effluent discharged by the pumping station 15.
  • Initial Vp corresponds to the initial volume of water stored in the bed 12 and which is zero. Similarly the volume “Final Vp” remains zero because the time is dry.
  • the column "Rain storage Jl" corresponds to a day when a rainfall volume of 160 m 3 is collected in the filter bed 12.
  • the excess over Qs can not be sent into the filter bed 12 full, and is derived by a bypass.
  • the fourth column corresponds to the case where the storage bed 12 is not completely filled, but without being completely emptied.
  • the storage bed 12 is assumed to be filled with 150 m 3 of effluent from a previous episode and is being destocked.
  • a new rainwater effluent can be stored at the level of the available capacity, if this new filling is made less than 14 days (2 weeks) after the end of the last rest period.

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Abstract

Pour le traitement d'effluents de collectivités équipées d'un réseau d'assainissement susceptible de collecter des eaux de pluie ou d'infiltration, de sorte que les débits d'effluents à traiter par une station d'épuration peuvent varier fortement entre une période de temps sec et une période de pluie, on prévoit une station d'épuration (1) de capacité adaptée essentiellement au débit d'effluents par temps sec (Qs) ; on prévoit en amont de la station d'épuration, un lit filtrant (12) planté de végétaux propre à stocker sans fermentation un excédent hydrique pollué, et à effectuer une pré-épuration ; on dirige sur le lit filtrant (12) planté de végétaux l'excédent d'effluents (Qp) provoqué par une pluie ou un orage ; et l'on évacue progressivement l'eau stockée dans le lit filtrant (12) planté de végétaux pour l'envoyer à la station d'épuration (1) située en aval.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION POUR LE TRAITEMENT D' EFFLUENTS DE COLLECTIVITES.
L'invention est relative à un procédé pour le traitement d'effluents de collectivités équipées d'un réseau d'assainissement susceptible de collecter des eaux de pluie ou d' infiltration, de sorte que les débits d'effluents à traiter par une station d'épuration peuvent varier fortement entre une période de temps sec et une période de pluie.
Par «collectivité» on désigne, notamment, commune, agglomération, syndicat, industrie.
Les collectivités en secteur péri-urbain ou rural sont généralement dotées d'un réseau d'assainissement collectif assez étendu, qui draine de grandes quantités d'eau de nappe. Ainsi, on constate généralement que l'eau usée collectée par temps sec est constituée de 50 à 60% d'eau claire d'infiltration de nappe. Par ailleurs, du fait que les collectivités sont soucieuses de limiter leurs investissements ou bien parce que leur réseau d' assainissement a été construit à une époque ancienne, ce réseau collecte également beaucoup d'eau de pluie, dite météorique. Or le dimensionnement des stations d'épuration, qu' elles soient de type extensif (par exemple à lit bactérien suivi d'un lit planté de roseaux) ou intensif (boues activées à culture libre) prend largement en compte les facteurs hydrauliques, ce qui nécessite des surdimensionnements, augmentant le coût des installations à l'investissement et monopolisant des surfaces relativement importantes de terrain communal.
Des exemples de station d'épuration de type extensif sont fournis par FR 2 782 508 et FR 2 858 316. Les à-coups de débit, provoqués par les pluies, conduisent donc à dimensionner les installations sur des flux d'eau à traiter importants, qui ne sont que rarement atteints en service normal. Un stockage de l'excédent hydrique pollué, provoqué par un orage ou une pluie abondante, peut être envisagé dans un bassin mais il convient de traiter l'excédent en moins de 24 heures pour limiter la fermentation, source de mauvaises odeurs et de dégradations de la qualité du traitement au niveau de l'épuration.
Finalement, la nécessité d'obtenir une qualité de traitement relativement constante, même en cas de forte pluie, influence largement les dimensions de la station d'épuration.
L'invention a pour but, surtout, de fournir un procédé de traitement pour effluents de collectivités qui permette de « lisser » les pointes de débit dues aux précipitations, notamment orageuses, et d'obtenir en sortie de la station d'épuration une qualité de traitement relativement constante. Il est souhaitable que l'emprise au sol des installations soit aussi faible que possible. Selon l'invention, le procédé de traitement d' effluents de collectivités est caractérisé en ce que : - on prévoit une station d'épuration de capacité adaptée essentiellement au débit d' effluents par temps sec ;
- on prévoit en amont de la station d' épuration, un lit filtrant planté de végétaux propre à stocker sans fermentation un excédent hydrique pollué, et à effectuer une pré-épuration ;
- on dirige sur le lit filtrant planté de végétaux l'excédent d' effluents provoqué par une pluie ou un orage ;
- et l'on évacue sur plusieurs jours l'eau stockée dans le lit filtrant planté de végétaux pour l'envoyer à la station d'épuration située en aval.
Les végétaux plantés sont, avantageusement, des roseaux.
De préférence, l'eau stockée est évacuée, notamment par pompage, sur une semaine ou plus, ce qui entraîne un impact minimum sur le dimensionnement de la station d'épuration située en aval. Cette station d'épuration peut être dimensionnée pour un débit d' effluents par temps sec.
Bien que le temps de stockage de l'eau usée dans le lit filtrant planté de végétaux soit supérieur à plusieurs jours, on n'observe pas de fermentation entraînant un dégagement de pollution olfactive. Aérée par les végétaux, en particulier des roseaux, et leurs rhizomes, l'eau usée ne fermente pas dans le lit filtrant.
L'évacuation progressive de l'eau usée stockée dans le lit planté de végétaux permet d'éviter le surdimensionnement de la station d'épuration, se traduisant par une moindre emprise au sol et par un gain de coût d' investissement .
La capacité de stockage est choisie par la collectivité. La période pour déstocker l'eau usée du lit planté de roseaux doit être suivie d'une période de repos d'au moins une semaine, nécessaire pour éviter la stratification de couches hétérogènes de boue.
L'alimentation du stockage peut être réalisée pendant une période de deux semaines au moins, les végétaux devant être aptes à supporter une immersion prolongée.
On prévoit avantageusement une dérivation, notamment par fermeture d'une vanne automatique, pour diriger le débit total d'effluents vers la station d'épuration lorsque la capacité de stockage du lit de végétaux est atteinte ou lorsque la période d'alimentation est terminée.
Avantageusement, un programme automatique gère la vanne d'admission d' effluents au lit planté de roseaux à partir de la mesure du niveau de liquide dans le filtre à roseaux, notamment par capteur à ultrasons, et à partir d'une horloge programmée.
Le programme automatique peut également contrôler le niveau solide (massif filtrant plus boue produite) et le suivre sur une longue durée (plusieurs années) pour indiquer à quel moment un curage doit être réalisé. L' invention est également relative à une installation de traitement d'effluents de collectivités équipées d'un réseau d'assainissement susceptible de collecter des eaux de pluie ou d'infiltration, pour la mise en œuvre du procédé défini précédemment.
Une telle installation est caractérisée en ce qu' elle comporte : une station d' épuration de capacité adaptée essentiellement au débit d'effluents par temps sec ; - en amont de la station d'épuration, un lit filtrant planté de végétaux propre à stocker sans fermentation un excédent hydrique pollué, et à effectuer une pré-épuration ;
- des moyens pour diriger sur le lit filtrant planté de végétaux l'excédent d'effluents provoqué par une pluie ou un orage ;
- et des moyens pour évacuer progressivement l'eau stockée dans le lit filtrant planté de végétaux pour l'envoyer à la station d'épuration située en aval. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci- après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ces dessins :
Fig.l est un schéma blocs d'un procédé de traitement selon l'invention et
Fig.2 est une coupe verticale schématique, partielle, de l'installation de traitement. Comme montré par les Fig.l et 2, une installation E de traitement selon l'invention comprend une station d'épuration 1 pour les effluents d'une collectivité dotée d'un réseau d'assainissement qui draine de grandes quantités d'eau de nappe. Le réseau collecte également des eaux de pluie. Les variations de débit entre temps sec et temps de pluie conduiraient, selon la technique antérieure, à dimensionner la station d' épuration pour qu' elle traite à qualité relativement constante les flux d'eau importants dus aux pluies ou à un orage, mais qui sont rarement atteints en service normal.
Selon l'invention, la station d'épuration 1 est d'une capacité adaptée essentiellement au débit d' effluents par temps sec. Par l'expression « capacité adaptée au débit d'effluents par temps sec » on désigne une capacité qui, tout en pouvant être supérieure à celle strictement nécessaire par temps sec, reste très inférieure à celle qui serait nécessaire pour traiter, à qualité égale, un débit de temps de pluie ou d'orage qui peut être de plus de trois fois supérieur au débit par temps sec.
La station d'épuration 1 peut être du type à lit bactérien 2 suivi d'un lit 3 planté de roseaux pour une filtration finale, qui donne en sortie 4 l'effluent traité. L' effluent brut est introduit par l'entrée 5 de l'installation E. Bien entendu, la station d'épuration 1 peut être d'un type différent de celui décrit précédemment, par exemple du type à boues activées classiques, du type à bio-filtre ou bioréacteur à membranes, ou autre. La station d'épuration 1 permet de traiter la pollution carbonée, voire azotée et/ou phosphorée.
L'entrée 5 délivre un débit Qt sur un dispositif de dégrillage 6 dont la sortie 7 est reliée à une unité 8 dite D.O :« déversoir d'orage ». Lorsque le débit d'entrée Qt d'effluent est inférieur ou égal à une valeur Qs correspondant à la valeur de dimensionnement par temps sec, l'unité 8 dirige tout ce débit vers une conduite 10 reliée à l'entrée 9 de la station d'épuration 1.
Lorsque le débit d'effluent brut Qt est augmenté des eaux de pluie, l'excédent Qp, relativement à Qs, est dirigé par l'unité 8 vers une conduite 11 reliée à l'entrée d'un lit filtrant 12 planté de végétaux, avantageusement de roseaux R, formant bassin de stockage et de pré-épuration de l'excédent d' effluents collectés par temps de pluie. Avantageusement, un dessableur 13 est prévu en amont du lit filtrant 12. Une vanne H est installée sur la conduite 11, en amont du dessableur 13.
La sortie 14 du lit filtrant 12 est reliée à l'entrée d'un poste de pompage 15 dont la sortie 16 déverse un débit Qv d'effluents prétraités dans le lit bactérien 2 de la station d'épuration 1. La sortie 17 du lit bactérien 2 délivre un débit d'effluents Qs + Qv aux lits 3 pour la filtration finale.
La figure 2 illustre schématiquement une réalisation du lit filtrant 12 et du poste de pompage 15. Le lit filtrant 12 est délimité par des parois verticales 17 et un fond 18, réalisés par exemple en béton.
Des drains de reprise 19, présentant une inclinaison suffisante sur l'horizontale pour permettre l'écoulement de liquide, sont prévus au voisinage du fond 18 et traversent la paroi 17 en direction du poste de pompage 15. La hauteur hl d'une couche 20 contenant les drains 19 est de l'ordre de 0,1m. Cette couche 20 est constituée par exemple de cailloux de granulométrie 20/40mm entourant des tubes perforés constituant les drains proprement dits. Une couche support 21 est prévue au-dessus de la couche de drains sur une hauteur h2 avantageusement de l'ordre de 30 cm. Cette couche support 21 est formée par exemple de graviers de granulométrie 3/10 mm.
Une couche de sable 22 est prévue au-dessus de la couche support 21. La hauteur h3 de la couche de sable 22 est avantageusement d'environ 30 cm, avec du sable de granulométrie 0,8/4 mm.
Le massif filtrant est constitué des différentes couches de granulat mentionnées ci-dessus d'origine alluvionnaires, siliceuses (tailles effectives D10/D90) . La couche de sable 22 est plantée de végétaux, avantageusement de roseaux R. Les parois verticales 17 dépassent le niveau supérieur de la couche 22 d'une distance suffisante pour que le lit de stockage 12 puisse accepter l'eau par temps de pluie jusqu'à un niveau maximum Lm situé à une hauteur h5, de préférence de l'ordre de 0,8m, au-dessus du dernier niveau solide mesuré N. Ce niveau N correspond à la surface supérieure d'une couche de boues 23. La hauteur h4 de la couche 23 peut atteindre 0,8m environ. Un déversoir 24 est prévu en partie haute des parois 17 pour répandre l'excédent d'eau de pluie Wp dans le lit de stockage 12.
La particularité du temps de pluie est de provoquer un afflux de matières en suspension, notamment fines, en entrée de station d'épuration en raison du ruissellement sur les sols et par auto-curage des collecteurs.
Le dispositif de dessablage 13 prévu en aval du dispositif de dégrillage 6 permet d'éviter le colmatage du lit de stockage 12 par ces matières en suspension. Compte tenu des caractéristiques du granulat prévu pour la couche sable 22 du lit de stockage, le dessableur 13 doit retenir 90% des sables de plus de 200μm de diamètre de particules. Le poste de pompage 15 transfère le filtrat du lit planté de végétaux 12 vers la station d' épuration 1 ; le poste de pompage 15 est constitué d'un bassin 25 équipé au moins d'une pompe Pl, et, dans l'exemple représenté, de deux pompes Pl et P2.
Les pompes Pl et P2 sont avantageusement de type volumétrique. La pompe Pl refoule le liquide dans la canalisation 16 qui déverse le liquide dans la station d'épuration 1. La pompe P2 est une pompe de secours qui peut prendre le relais en cas de défaillance de la pompe Pl.
Le lit filtrant 12 et le dispositif de pompage 15 peuvent être partiellement enterrés dans le sol S. Le niveau minimum de liquide Li correspond au niveau minimum pour l'immersion des pompes Pl et P2. Ce niveau Li passe sensiblement par le milieu de la couche support 21. Un dispositif 26 de mesure du niveau de liquide dans le lit filtrant 12 est prévu. Le dispositif de mesure 26 est de préférence un capteur à ultrasons. A partir de cette mesure du niveau liquide et d'une horloge programmée (non représentée) , un automate A avec programme automatique gère la vanne d'admission H pour autoriser ou non le remplissage du lit de stockage 12 dans le respect de règles prédéfinies.
L'automate A contrôle également le niveau solide N (massif filtrant + boue produite) et le suit sur une longue durée (plusieurs années) pour indiquer à l'exploitant à quel moment le curage doit être réalisé. La boue est alors reprise à l'aide d'une machine à double godet. Le niveau liquide minimum Li est contrôlé par détection de niveau bas dans le bassin ou bâche 25 du poste de pompage. Le fonctionnement de l'installation est le suivant.
Par temps sec, le débit total Qt (Qt< Qs) d' effluent est dirigé vers la station d'épuration 1.
Par temps de pluie le débit total Qt devient supérieur à Qs, par exemple trois fois supérieur à Qs. La station d'épuration 1 n'étant pas dimensionnée pour un tel débit, la qualité de l'effluent traité en sortie 4 serait fortement altérée si tout le débit Qt était déversé dans la station d'épuration 1.
Selon l'invention, l'excédent Qp dû à la pluie est dirigé vers le lit filtrant 12 qui peut être rempli jusqu'au niveau Lm.
Le volume de stockage est calculé au-dessus du massif filtrant 21, 22. Il ne tient pas compte du volume poreux du massif de granulat qui représente environ 0,2m3/m2 (porosité environ 40%). La hauteur du volume réel de stockage est donc environ égale à 0,8 + 0,2 = Im. La hauteur h4 disponible pour le stockage de la boue formée est d'environ 0,8 m.
La capacité de stockage du lit 12 est généralement choisie de manière à stocker les pluies habituelles jusqu'à atteindre le niveau maxi Lm.
Au-delà, la vanne H serait fermée et le débit serait dérivé (by-passé) , au moins en partie, vers la station d'épuration 1.
Le débit de vidange du lit 12 assuré par le poste de pompage 15 est progressif de manière à ne pas surcharger trop fortement la station d'épuration. Ce débit de vidange est choisi de manière à assurer en une semaine (soit 7 jours) la vidange du stock complet du lit 12. Autrement dit, lorsque le lit 12 est rempli au niveau Lm, et en l'absence d'apport de nouveaux excédents, le poste de pompage 15 fait passer le liquide du niveau maxi Lm au niveau inférieur Li en une semaine.
Les végétaux, notamment les roseaux R, sont choisis aptes à supporter une immersion prolongée, et l'alimentation du lit 12 peut être réalisée pendant un maximum de deux semaines. Une fois la capacité de stockage atteinte ou la période d'alimentation terminée (maximum 2 semaines) tout nouvel éventuel excédent hydrique est dérivé par l'unité 8 avec fermeture de la vanne automatique H. La période de déstockage est suivie d'une période de repos d'au moins une semaine, nécessaire pour éviter la stratification de couches hétérogènes de boue.
Grâce à l'invention, la station d'épuration 1 reste de dimensions adaptées au débit d'effluents par temps sec, puisque le traitement de l'excédent d'effluents dû aux pluies est étalé sur plusieurs jours, au moins 7 jours de préférence.
Le lit 12 permet de stocker l'eau au contact de la plantation de végétaux, sans observation de fermentation entraînant un dégagement de pollution olfactive. Pour illustrer l'intérêt de l'invention au niveau du dimensionnement de l'installation, le cas réel d'une petite collectivité de Seine et Marne (France) , équipée d'un réseau d'assainissement très peu étanche et désireuse de traiter une partie (160 m3) de ses effluents collectés par temps de pluie, tout en obtenant la même concentration d'eau traitée que par temps sec, est donné ci-après dans le Tableau 1.
Tableau 1
Figure imgf000012_0001
D'un point de vue hydraulique, la pollution produite par cette collectivité peut être traduite comme suit en équivalents-habitants (base=150 1/EH/j) :
- temps sec 156 EH (soit 23400/150)
- temps de pluie 1 220 EH ( soit 183000/150)
Dans le cas du traitement des effluents ci-dessus avec une station d'épuration 1 à lit bactérien, à garnissage plastique ordonné, caissons modulaires Crosspack Hamon, l'obtention du niveau de rejet réglementaire avec une station 1 seule par temps sec (colonne « Tps sec ») et par temps de pluie (colonne « Tps pluie) à fréquence de retour mensuelle, et avec une installation selon l'invention (Station 1 + Lit 12) nécessite les dimensionnements donnés dans le Tableau 2 qui suit.
Tableau 2
Figure imgf000013_0001
Total Surface m 100 600 335
Pour la même pollution traitée et la même qualité d' eau traitée, grâce à l'invention, l'emprise au sol de la station d'épuration est réduite d'un facteur 1,8 (soit 600/335). Le volume du lit bactérien, dimensionné pour temps sec, ne varie pas, ce qui réduit fortement le coût total de la station d'épuration.
Pour cet exemple de dimensionnement les différents volumes hydrauliques en circulation dans l'installation sont donnés dans le Tableau 3 suivant. Tableau 3
Figure imgf000014_0001
Qe désigne le débit dérivé (by-passé) .
a hypothèse : la capacité de stockage prévue est atteinte (ici 160 m3) ,mais il pleut b hypothèse : déstockage en 7 jours (24h/24) c par hypothèse, le lit de stockage est déjà rempli de 150 m3 d'eau d'un précédent épisode pluvieux (et est en cours de déstockage) .
On peut cependant restocker un nouvel effluent temps de pluie, à hauteur de la capacité disponible, si ce nouveau remplissage est effectué moins de 2 semaines après la fin de la dernière période de repos . Passé 14 jours de remplissage et de déstockage, le remplissage ne peut plus être effectué et on termine progressivement la vidange. Une fois celle-ci finie, on enchaîne avec 2 semaines de repos (pas d' alimentation en eau) . d exemple indicatif e si la capacité de stockage est de nouveau atteinte alors Qe > 0
Les colonnes du Tableau 3 s'analysent de la manière suivante.
1. La colonne « Temps sec » fait apparaître sur la ligne Qt le débit d'effluent brut arrivant à l'entrée 5 de l'installation. Par temps sec, ce débit Qt est égal
Qs=23,4 m3 /j dans l'exemple considéré.
Le débit Qe d'effluent dérivé est nul, de même que le débit de pluie Qp et donc également le débit Qv d' effluent refoulé par le poste de pompage 15.
« Vp initial » correspond au volume d'eau initial stocké dans le lit 12 et qui est nul. De même le volume « Vp final » reste nul puisque le temps est sec.
2. La colonne « Stockage de pluie Jl » correspond à un jour où un volume de pluie de 160 m3 est recueilli dans le lit filtrant 12.
Le débit total Qt = Qs + Qp = 183,4 m3 /jour arrondi à
183 m3 /jour. Le déstockage des 160 m3 du lit 12 étant prévu en 7 jours, le débit d'évacuation Qv = 160 / 7 = 22,9 m3/j . Le volume
Vp initial dans le lit 12 était supposé égal à 0 ; le volume Vp final est égal 160 m3.
3. La troisième colonne « Stockage plein Jl + n » correspond au lit 12 plein (Vp initial = 160 m3) alors que la pluie tombe. Le débit d'entrée Qt est donc supérieur au débit Qs = 23,4 m3/j . L'excédent par rapport à Qs ne peut être envoyé dans le lit filtrant 12 plein, et est dérivé par une dérivation (by-pass) . 4. La quatrième colonne correspond au cas où le lit de stockage 12 n'est pas complètement rempli, sans être toutefois complètement vidé. Le lit de stockage 12 est supposé rempli de 150 m3 d' effluent d'un épisode précédent et est en cours de déstockage.
On peut toutefois stocker un nouvel effluent de temps de pluie à hauteur de la capacité disponible, si ce nouveau remplissage est effectué moins de 14 jours (2 semaines) après la fin de la dernière période de repos . Lorsque la capacité de stockage est de nouveau atteinte, le débit est dérivé par la dérivation (by-pass) . Pour exemple, on a considéré le cas d'une faible pluie, Qp=IO m3/jour, qui vient s'ajouter au débit par temps sec de 23,4 m3/jour pour donner un débit total Qt de 33,4 mVjour.
Au-delà de 14 jours de remplissage et de vidange après la fin de la dernière période de repos, le remplissage du lit 12 ne peut plus être effectué et l'excédent est dérivé tandis que l'on termine progressivement la vidange. Une fois celle-ci finie, on enchaîne avec deux semaines de repos, sans alimentation en eau du lit 12.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour le traitement d' effluents de collectivités équipées d'un réseau d'assainissement susceptible de collecter des eaux de pluie ou d'infiltration, de sorte que les débits d' effluents à traiter par une station d' épuration peuvent varier fortement entre une période de temps sec et une période de pluie, caractérisé en ce que :
- on prévoit une station d'épuration (1) de capacité adaptée essentiellement au débit d'effluents par temps sec
(Qs) ;
- on prévoit en amont de la station d'épuration, un lit filtrant (12) planté de végétaux propre à stocker sans fermentation un excédent hydrique pollué, et à effectuer une pré-épuration ;
- on dirige sur le lit filtrant (12) planté de végétaux l'excédent d' effluents (Qp) provoqué par une pluie ou un orage ;
- et l'on évacue sur plusieurs jours l'eau stockée dans le lit filtrant (12) planté de végétaux pour l'envoyer à la station d'épuration (1) située en aval, pour éviter le surdimensionnement de la station d'épuration (1).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on évacue sur une semaine, ou plus, l'eau stockée dans le lit filtrant (12) .
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la station d'épuration (1) est dimensionnée pour un débit d' effluents par temps sec.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la période pour déstocker l'eau usée du lit (12) planté de végétaux est suivie d'une période de repos d'au moins une semaine, pour éviter la stratification de couches hétérogènes de boue.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alimentation du stockage est réalisée pendant une période de deux semaines au moins, les végétaux devant être aptes à supporter une immersion prolongée.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on prévoit une dérivation (8,H) pour diriger le débit d'effluents vers la station d'épuration lorsque la capacité de stockage du lit (12) de végétaux est atteinte ou lorsque la période d' alimentation est terminée.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un automate (A) avec programme automatique gère une vanne (H) d'admission d'effluents au lit (12) planté de végétaux à partir de la mesure (26) du niveau de liquide dans le filtre à roseaux et à partir d'une horloge programmée.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le programme automatique est prévu pour contrôler le niveau solide (massif filtrant plus boue produite) et le suivre sur une longue durée (plusieurs années) pour indiquer à quel moment un curage doit être réalisé.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les végétaux sont des roseaux (R) .
10. Installation de traitement d'effluents de collectivités équipées d'un réseau d'assainissement susceptible de collecter des eaux de pluie ou d'infiltration, pour la mise en œuvre du procédé défini précédemment, caractérisée en ce qu'elle comporte : - une station d'épuration (1) de capacité adaptée essentiellement au débit d'effluents par temps sec (Qs) ; - en amont de la station d'épuration, un lit filtrant (12) planté de végétaux propre à stocker sans fermentation un excédent hydrique pollué, et à effectuer une préépuration ; - des moyens (11,24) pour diriger sur le lit filtrant (12) planté de végétaux l'excédent d' effluents provoqué par une pluie ou un orage ;
- et des moyens (15) pour évacuer sur plusieurs jours, en particulier une semaine ou plus, l'eau stockée dans le lit filtrant (12) planté de végétaux pour l'envoyer à la station d'épuration (1) située en aval.
11. Installation de traitement d'effluents selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de dessablage (13) en amont du lit filtrant (12) .
12. Installation de traitement d' effluents selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que la sortie (14) du lit filtrant (12) est reliée à l'entrée d'un poste de pompage (15) dont la sortie (16) déverse un débit d'effluents prétraités dans la station d'épuration (1).
13. Installation de traitement d' effluents selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que le lit filtrant comporte des drains de reprise (19) , prévus au voisinage du fond (18) et traversant une paroi (17) en direction d'un poste de pompage (15), une couche support
(21) formée de graviers est prévue au-dessus des drains (19) sur une hauteur (h2),et une couche de sable (22) est prévue au-dessus de la couche support (21) .
14. Installation de traitement d'effluents selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisée en ce que les végétaux du lit filtrant sont des roseaux (R) .
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