DISPOSITIF D'ASSAINISSEMENT NON COLLECTIF D'EAUX USEES
L'invention concerne les dispositifs d'assainissement d'eaux usées, et en particulier les dispositifs d'assainissement non collectifs d'eaux usées.
Afin d'abaisser la pollution organique dans des eaux usées rejetées par des fosses septiques ou toutes eaux d'habitats non collectifs tels que des maisons individuelles, un dispositif connu comprend un filtre vertical drainé, planté de roseaux et alimenté par bâchées séquentielles. Un tel dispositif permet d'oxyder la matière organique et azotée contenue dans les eaux usées. Le dimensionnement préconisé pour le filtre vertical est compris entre 3 et 5 m2 par habitant. Cependant, l'abattement des bactéries pathogènes reste assez faible dans un tel dispositif. Par ailleurs, l'azote est quasi intégralement rejeté sous forme de nitrates. Un autre dispositif connu placé en sortie de fosse septique est un filtre planté de roseaux à écoulement horizontal. Un tel filtre est usuellement dimensionné entre 5 et 10 m2 par habitant en climat tempéré et fonctionne au moins partiellement en anaérobiose, ce qui limite sa capacité de nitrification, ainsi que sa dégradation de la pollution organique. Le temps de séjour des eaux usées étant assez élevé, ce type de dispositif présente une assez bonne efficacité d'abattement de la pollution bactérienne ou pathogène. Un dispositif d'assainissement connu comprend deux filtres d'assainissement plantés de roseaux placés en série à la sortie d'une fosse septique. L'eau s'écoule verticalement à travers le filtre amont, est drainée par un conduit vers le filtre aval et s'écoule horizontalement dans ce filtre aval. Les deux filtres sont formés de matériaux particulaires. Un tel dispositif d'assainissement est parfois peu adapté à une installation dans une habitation individuelle. En effet, pour à la fois abaisser la pollution organique azotée et bactérienne dans les eaux rejetées, les deux filtres occupent une surface au sol importante. Or les surfaces au sol disponibles pour l'implantation du dispositif sont généralement limitées. En réduisant la surface au sol occupée par les deux filtres, les performances du dispositif d'assainissement peuvent baisser sensiblement. L'invention vise à résoudre cet inconvénient. L'invention porte ainsi sur un dispositif d'assainissement non collectif d'eaux usées, comprenant : -une première couche de matériau particulaire ; -une alimentation en eaux usées débouchant au niveau de la partie supérieure de ladite première couche ; -une deuxième couche de matériau particulaire présentant dans sa partie supérieure un premier bord en communication avec un bord de ladite partie inférieure de ladite première couche, ladite 35 deuxième couche présentant un deuxième bord distant du premier bord ; le dispositif comprenant en outre un organe de maintien d'une hauteur d'immersion, apte à maintenir le seuil d'immersion de la première couche à hauteur de ladite partie inférieure de ladite première couche, ledit organe étant en communication avec ledit deuxième bord de ladite deuxième couche.
Selon une variante, ledit organe de maintien est un réservoir comprenant une entrée en communication avec ledit deuxième bord de ladite deuxième couche et une sortie disposée à hauteur de ladite partie inférieure de ladite première couche. Selon une autre variante, le dispositif comprend un fond étanche sur lequel reposent lesdites première et deuxième couches de matériau particulaire, le fond étanche présentant un décrochement au niveau de ladite communication entre lesdites première et deuxième couches, ladite deuxième couche présentant une partie inférieure disposée plus basse que ladite partie inférieure de ladite première couche. Selon encore une variante, ladite partie inférieure de ladite première couche est 10 uniquement en communication avec ladite partie supérieure de ladite première couche et avec ladite deuxième couche. Selon encore une autre variante, ladite deuxième couche est décalée latéralement par rapport à ladite première couche. Selon une variante, ladite partie inférieure de ladite première couche est en contact avec 15 ladite partie supérieure de ladite deuxième couche. Selon encore une variante, le dispositif comprend des végétaux plantés dans ladite première couche de matériau particulaire. Selon une autre variante, ladite première couche de matériau particulaire présente une granulométrie inférieure à la granulométrie de ladite deuxième couche de matériau particulaire. 20 Selon une autre variante, le dispositif comprend une couche de compost végétal recouvrant les première et deuxième couches de matériau particulaire. Selon encore une autre variante, l'alimentation est une alimentation par bâchées séquentielles débouchant au niveau de ladite partie supérieure de ladite première couche. L'invention porte en outre sur un procédé de fabrication d'un dispositif d'assainissement 25 non collectif d'eaux usées, comprenant : -la formation d'une tranchée dans le sol ; -le dépôt d'une deuxième couche de matériau particulaire dans ladite tranchée, ladite deuxième couche présentant un premier bord dans sa partie supérieure, et un deuxième bord distant dudit premier bord ; 30 -le dépôt d'une première couche de matériau particulaire dans ladite tranchée, de sorte que la partie inférieure de ladite première couche soit en communication avec le premier bord de ladite deuxième couche ; -la mise en place d'une alimentation en eaux usées débouchant au niveau de la partie supérieure de ladite première couche ; 35 -la mise en place d'un organe de maintien d'une hauteur d'immersion, apte à maintenir le seuil d'immersion de la première couche à hauteur de ladite partie inférieure de ladite première couche, de sorte que ledit organe de maintien soit en communication avec ledit deuxième bord de ladite deuxième couche. Selon une variante, ladite tranchée formée présente un décrochement, le procédé comprenant la formation d'un fond étanche dans ladite tranchée, le dépôt de ladite première couche étant effectué sur le fond étanche d'un premier côté du décrochement et le dépôt de ladite deuxième couche étant effectué sur le fond étanche d'un deuxième côté du décrochement. Selon encore une variante, le procédé comprend une étape de plantation de végétaux dans ladite première couche. Selon une autre variante, ladite première couche de matériau particulaire présente une 10 granulométrie inférieure à la granulométrie de ladite deuxième couche de matériau particulaire.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : 15 -la figure 1 est une vue schématique de dessus d'un exemple de dispositif d'assainissement selon l'invention ; -la figure 2 est une vue en coupe du dispositif d'assainissement de la figure 1.
L'invention propose un dispositif d'assainissement non collectif d'eaux usées, en 20 particulier pour une maison individuelle, comprenant une alimentation en eaux usées débouchant au niveau de la partie supérieure d'une première couche de matériau particulaire. Le dispositif comprend une deuxième couche de matériau particulaire présentant un premier bord dans sa partie supérieure, en communication avec la partie inférieure de la première couche. La deuxième couche présente un deuxième bord distant du premier bord, en communication avec 25 un organe de maintien d'une hauteur d'immersion, maintenant le seuil d'immersion de la première couche à hauteur de la partie inférieure de la première couche. Le seuil d'immersion correspond à la limite entre une partie intégralement immergée et une partie seulement détrempée, c'est-à-dire comprenant de l'air non dissout dans l'eau. La partie non immergée d'un matériau particulaire effectue une dégradation essentiellement aérobie 30 en présence de dioxygène, permettant une dégradation efficace de la pollution organique et une nitrification (formation de nitrates) tandis que sa partie immergée est quasiment dépourvue de dioxygène ce qui conduit à une dégradation aérobie en milieu anoxique de la pollution organique résiduelle en transformant le nitrate en azote gazeux (dénitrification). L'écoulement horizontal dans la partie inférieure de la première couche permet une première filtration lente des 35 pathogènes, réduisant leur concentration et leur virulence. La surface au sol de la deuxième couche peut ainsi être sensiblement réduite. L'écoulement horizontal dans la deuxième couche poursuit la réduction de la concentration et de la virulence des pathogènes ainsi que la dénitrification.
Ainsi, les eaux usées déversées par l'alimentation s'écoulent d'abord verticalement à travers la première couche jusqu'au seuil d'immersion. Du fait du maintien du seuil d'immersion, sous ce seuil, les eaux usées s'écoulent horizontalement dans la partie inférieure de la première couche, puis dans la deuxième couche jusqu'à atteindre le deuxième bord de cette deuxième couche. L'écoulement horizontal étant lent, les bactéries pathogènes des eaux usées subissent une filtration de longue durée avec un fort pouvoir de rétention, garantissant une très forte réduction de leur concentration et de leur virulence avec une surface au sol réduite et un unique terrassement dans le sol. On pourra notamment envisager le dimensionnement suivant pour la surface au sol du dispositif : environ 4m2 par habitant de l'habitation équipée (avantageusement entre 3 et 4 m2 par habitant). Plus précisément, on pourra envisager que la première couche occupe une surface de l'ordre de 3 m2 par habitant (avantageusement entre 2 et 3 m2 par habitant), et que la deuxième couche occupe une surface de l'ordre de 1 m2 par habitant (avantageusement entre 0,8 et 1,2 m2 par habitant).
Les figures 1 et 2 illustrent plus précisément un exemple de mode de réalisation d'un dispositif d'assainissement 1 selon l'invention. Le dispositif d'assainissement 1 comprend une paroi étanche 2 placée dans une tranchée réalisée dans le sol 10. La paroi 2 présente un fond étanche 21 formant un décrochement 22 entre deux parties. La paroi 2 présente également des faces latérales inclinées, guidant les eaux usées vers le fond 21. Une première couche de matériau particulaire 5 repose sur la partie supérieure du fond 21 d'un côté surélevé du décrochement 22. Une deuxième couche de matériau particulaire 6 est décalée latéralement par rapport à la première couche 5. La première couche de matériau particulaire 5 présente une partie supérieure 51, recouvrant partiellement la partie supérieure 61 de la deuxième couche 6. La deuxième couche 6 repose sur la partie inférieure du fond 21, d'un côté rabaissé du décrochement 22. La partie inférieure 62 de la deuxième couche 6 est ainsi disposée plus basse que la partie inférieure 52 de la première couche 5. La partie inférieure 52 de la première couche 5 est en communication avec un premier bord de la partie supérieure 61 de la deuxième couche 6, au niveau du décrochement 22. Dans cet exemple, la communication entre la couche 5 et la couche 6 est assurée par un contact entre la partie supérieure 61 de la deuxième couche 6 et la partie inférieure 52 de la première couche 5. Dans cet exemple, la partie inférieure 52 est uniquement en contact avec la partie supérieure 51 et avec la partie supérieure 61 de la deuxième couche 6. Par ailleurs, la deuxième couche 6 présente un deuxième bord distant du premier, disposé en l'occurrence à l'opposée du premier bord selon la direction horizontale. Au niveau de la partie inférieure 62, le deuxième bord de la deuxième couche 6 communique avec un organe de maintien d'une hauteur d'immersion 8, détaillé ultérieurement. Les couches de matériau particulaire 5 et 6 peuvent notamment être réalisées en gravier ou en sable. La première couche particulaire 5 présente une granulométrie inférieure à celle de la deuxième couche 6. La première couche particulaire 5 présentera avantageusement une granulométrie comprise entre 0,01 et 7 millimètres, de préférence entre 0,01 et 4 millimètres. La première couche 5 présentera avantageusement une épaisseur comprise entre 200 et 1000 millimètres, plus précisément entre 300 et 600 millimètres, et de façon optimale entre 300 et 350 millimètres. La deuxième couche particulaire 6 présentera avantageusement une granulométrie comprise entre 2 et 12 millimètres, notamment entre 2 et 6 millimètres (par exemple pour un granulat siliceux) ou entre 4 et 12 millimètres (par exemple pour de la pouzzolane). La deuxième couche 6 présentera avantageusement une épaisseur comprise entre 500 et 1000 millimètres, de préférence entre 600 et 800 millimètres, par exemple 700 millimètres.
Une couche de distribution des eaux usées 33 recouvre la première couche 5 et une partie de la deuxième couche 6. La couche de distribution 33 est réalisée par exemple sous forme d'une couche de gravier grossier d'une épaisseur de 100 millimètres et présentant une granulométrie de 10/20 millimètres ou 20/40 millimètres. Une conduite d'alimentation en eaux usées 3 présente deux branches 31 de répartition des eaux usées, ménagées dans la couche de distribution 33. On pourrait bien entendu également inclure un plus grand nombre de branches afin d'améliorer la répartition des eaux usées dans la première couche 5. Des orifices 32 sont ménagés de part et d'autre de chaque branche 31. Les branches 31 peuvent notamment être formées à partir de tubes en PVC, en polyéthylène, en polypropylène, en acier inoxydable ou tout autre matériau approprié. Les branches 31 pourront être espacées l'une de l'autre d'une distance comprise entre 500 et 2000 millimètres (l'homme du métier saura bien entendu adapter cette distance en fonction du nombre de branches). Les branches 31 seront avantageusement espacées d'une distance d'au moins 250 millimètres par rapport aux bords du terrassement. Un bouchon vissé (non illustré) est avantageusement ménagé au niveau de la conduite 3 afin de permettre un éventuel décolmatage des branches 31.La conduite 3 est connectée à la sortie d'une fosse septique ou toutes eaux 4. La fosse septique 4 permet notamment de décanter les particules grossières et de réaliser la flottation des graisses. Les eaux usées issues de la fosse septique 4 sont ainsi déversées dans la couche de distribution 33. Une alimentation par bâchées successives (non illustrée) connue en soi de l'homme du métier est disposée entre la fosse septique 4 et la conduite 3.
Afin de réduire les odeurs, une couche de compost végétal 7 recouvre avantageusement la couche de distribution 33, et globalement les couches de matériau particulaire 5 et 6. La couche de compost 7 comprend des molécules organiques adsorbant les molécules soufrées contenues dans les eaux usées. La couche de compost 7 adsorbe également les acides gras volatils. Une couche de compost peut être déposée brute. A cet effet, la couche de compost 7 présentera avantageusement une taille de maille adéquate pour recouvrir les couches 6 et 33 afin de ne pas pénétrer dans ces couches. La couche de compost 7 présentera avantageusement une épaisseur de l'ordre de 100 millimètres et une taille de maille comprise entre 20 et 40 millimètres. Par ailleurs, des végétaux 9 tels que des roseaux sont avantageusement plantés dans la première couche 5.
Le réservoir 8 forme un organe de maintien d'une hauteur d'immersion. Le réservoir maintien le seuil d'immersion de la première couche 5 à hauteur de la partie inférieure 52. Le réservoir 8 présente une conduite d'entrée 81 en communication avec le deuxième bord de la deuxième couche 6, au niveau de la partie inférieure 62. Le réservoir 8 comprend également une cuve 84 dans laquelle débouche le conduit d'entrée 81. Le réservoir 8 comprend une sortie d'évacuation 82 connectée à la cuve 84 à hauteur de la partie inférieure 52. Le réservoir 8 présente un regard 83 placé au niveau du sol, permettant des interventions de maintenance dans le réservoir 8. Pour des raisons de lisibilité, la couche de compost 7 et la couche de distribution 33 10 n'ont pas été illustrées à la figure 1.
Le fonctionnement du dispositif d'assainissement 1 va maintenant être détaillé de façon plus précise. Le trajet des eaux usées dans le dispositif 1 est illustré par les flèches discontinues. Les eaux déversées dans la couche de distribution 33 s'écoulent verticalement par gravité dans 15 la partie supérieure 51 de la première couche 5. De l'air non dissout dans les eaux usées est présent dans la partie supérieure 51 et permet de réaliser une nitrification et une dégradation de la pollution organique aérobie en présence de dioxygène. Les eaux usées atteignent le seuil d'immersion (illustré par le trait discontinu au niveau de l'organe 8) au niveau de la partie inférieure 52. Les eaux usées s'écoulent alors horizontalement selon un chemin d'évacuation 20 passant par la partie inférieure 52 de la première couche 5 et par la deuxième couche 6. Le premier bord de la deuxième couche 6 étant en communication avec la partie inférieure 52 de la première couche 6, les eaux usées s'écoulent horizontalement de la partie inférieure 52 vers la partie supérieure de la deuxième couche. La partie inférieure 62 est placée sous le seuil d'immersion. Ainsi, les parties inférieures 52 et 62 assurent une filtration lente des pathogènes et 25 une dégradation aérobie en milieu anoxique de la pollution organique résiduelle en transformant le nitrate en azote gazeux dans les eaux usées. Le chemin d'écoulement horizontal des eaux usées se prolonge jusqu'au deuxième bord, disposé à distance du premier bord selon la direction horizontale. L'écoulement horizontal garantit un chemin de dégradation relativement long pour les eaux usées. Les eaux usées quittent la deuxième couche 6 par l'intermédiaire du 30 conduit d'entrée 81 du réservoir 8. Le réservoir 8 maintient la hauteur du seuil d'immersion au niveau de la partie inférieure 52 de la première couche par un principe de vases communicants. En effet, la partie inférieure 52 est en communication avec la cuve 84 par l'intermédiaire de la deuxième couche 6. Des eaux usées sont maintenues dans la cuve 84 jusqu'à ce qu'elles atteignent la hauteur de la sortie 35 d'évacuation 82, correspondant à la hauteur de la partie inférieure 52. Par conséquent, la hauteur de cette sortie 82 définit le seuil d'immersion de la partie inférieure 52 de la première couche 5. Le seuil d'immersion est par exemple placé environ 50 millimètres au dessus du fond de la première couche 5.
Bien que le conduit 81 soit connecté à proximité du fond de la deuxième couche 6, cette connexion peut être effectuée à toute hauteur appropriée sous la hauteur de la sortie d'évacuation 82 du fait du principe des vases communicants. La présence du fond étanche 21 sous la première couche 5 permet avantageusement d'éviter les fuites d'eaux usées dans le sol et de canaliser l'écoulement horizontal dans la partie inférieure 52 vers la deuxième couche 6. Le décrochement 22 permet avantageusement d'entraîner l'écoulement d'eaux usées vers la partie inférieure 62 de la deuxième couche 6. Le fond de la partie inférieure 62 est en effet disposé plus bas que le fond de la partie inférieure 52. Le décrochement 22 fournit en outre un volume de filtration accru à la deuxième couche 6, tout en limitant la surface au sol occupée par cette deuxième couche 6. Pour optimiser l'écoulement horizontal, la partie inférieure 52 de la première couche 5 est avantageusement en communication uniquement avec la partie supérieure 51 et avec la deuxième couche 6. Avantageusement, la première couche 5 est décalée latéralement par rapport à la deuxième couche 6, ce qui facilite la fabrication du dispositif 1 car la partie supérieure 61 n'a alors pas à être recouverte d'une paroi et ne nécessite pas d'être définie avec des tolérances géométriques précises. Pour faciliter la fabrication du dispositif 1 et optimiser l'écoulement horizontal, la partie inférieure 52 est avantageusement en contact direct avec la partie supérieure 61. La partie supérieure 61 présente avantageusement une épaisseur d'environ 50 millimètres pour éviter l'immersion et la dégradation de la couche de compost 7.
La présence de végétaux 9 dans la première couche 5 améliore avantageusement la qualité de l'assainissement par la sécrétion d'acides organiques et de dioxygène. De plus, les végétaux 9 permettent de réduire la surface au sol de la première couche 5 et d'utiliser une première couche 5 présentant une granulométrie réduite sans risque de colmatage par les eaux usées. Les végétaux 9 pourront par exemple être des Phragmitis Australis, qui permettent de maintenir la conductivité hydraulique dans le dispositif d'assainissement. Afin d'éviter son colmatage, la deuxième couche 6 présente avantageusement une granulométrie supérieure à celle de la première couche 5. On peut également implanter des végétaux 9 dans la deuxième couche. Une alimentation par bâchées séquentielles permet avantageusement d'imprégner au 30 mieux la première couche 5, et ainsi d'optimiser l'efficacité de la filtration et de la dégradation aérobie de la pollution pour un volume donné de la couche 5. Les branches 31 et la couche de distribution 33 garantissent avantageusement une meilleure répartition des eaux usées dans la partie supérieure 51 de la couche 5. Selon des tests réalisés, la durée de traversée du dispositif 1 par les eaux usées est 35 comprise entre deux et trois jours. La concentration de bactéries témoins entre la conduite 3 et la sortie 82 est divisée par environ 10000. L'exemple illustré décrit un dispositif d'assainissement muni de seulement deux couches de matériau particulaire. Cependant, d'autres couches de matériau particulaire peuvent être prévues, par exemple entre les première et deuxième couches 5 et 6.
Un procédé de fabrication d'un dispositif d'assainissement non collectif 1 selon l'invention peut être le suivant. Une tranchée est formée dans le sol par tout moyen approprié. La deuxième couche de matériau particulaire 6 est déposée dans la tranchée. La première couche de matériau particulaire 5 est également déposée dans la tranchée, de sorte que la partie inférieure 52 soit en communication avec le premier bord de la deuxième couche 6 au niveau de la partie supérieure 61. La conduite d'alimentation en eaux usées 3 est mise en place pour déboucher au niveau de la partie supérieure 51 de la première couche 5. L'organe de maintien de la hauteur d'immersion 8 est mis en place, de façon à communiquer avec le deuxième bord de la deuxième couche 6, et de façon à maintenir le seuil d'immersion à hauteur de la partie inférieure 52 de la première couche 5. La tranchée formée présentera avantageusement un décrochement. Le fond étanche 21 est formé dans la tranchée et présente un décrochement 22 correspondant au décrochement de la tranchée. Le dépôt de la première couche 5 est effectué sur le fond étanche 21 d'un premier côté du décrochement 22. Le dépôt de la deuxième couche 6 est effectué sur le fond étanche 21 d'un deuxième côté du décrochement 22. Le procédé comprendra avantageusement la plantation des végétaux 9 dans la première couche 5. La granulométrie de la première couche 5 déposée sera alors avantageusement inférieure à la granulométrie de la deuxième couche 6.20