Brevet FR2778857A1 — publié le 19991126

La présente invention concerne une installation de traitement d'eau, du type comportant une tranchée amont d'alimentation de l'eau à traiter, et une tranchée aval de collecte de l'eau traitée, une succession de lits de traitement étant interposée entre les tranchées amont et aval. Il est connu, pour le traitement de l'eau, de faire circuler l'eau au tra- vers d'une succession de lits de traitement, afin d'obtenir de l'eau potable. Dans l'état de la technique, I'eau est filtrée dans des bassins en béton con- tenant une superposition de couches, ou lits, de matériaux de filtration. Ainsi, l'eau à traiter circule de haut en bas par gravité au travers des couches suc- cessives dont les interfaces s'étendent horizontalement. De telles installations permettent un filtrage efficace des eaux. Tou- tefois, leur coût de mise en ceuvre est relativement élevé, puisqu'elles né- cessitent la mise en oeuvre d'ouvrage de génie civil en béton. De plus, il convient de procéder à une régénération fréquente des couches de filtration, du fait du colmatage se produisant progressivement. L'invention a pour but d'apporter une solution à ce problème de diffi- culté de mise en ceuvre des installations actuelles, en proposant une instal- lation de traitement d'eau efficace qui soit simple à mettre en oeuvre. A cet effet, I'invention a pour objet une installation de traitement d'eau, du type précité, caractérisée en ce que les lits sont contigus les uns aux autres dans un plan presque horizontal, les interfaces entre les diffé- rents lits s'étendant sensiblement verticalement, en ce que les tranchées sont disposées sensiblement parallèlement l'une à l'autre, de part et d'autre de la succession de lits de traitement, et en ce que la tranchée aval est si- tuée à un niveau inférieur à celui de la tranchée amont. Suivant des modes particuliers de réalisation, I'installation comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes - les lits successifs depuis la tranchée amont vers la tranchée aval comportent des granulats de tailles décroissantes, - le premier lit disposé immédiatement en aval de la tranchée amont comporte un support minéral et l'installation comporte des moyens d'injection dans la tranchée amont d'un fluide permettant la dénitrification bactériologique de l'eau sur un support minéral, - le fluide permettant la dénitrification bactériologique est de l'éthanol. - la succession de lits et les tranchées amont et aval sont disposées dans une fouille aménagée dans le sol, et un film étanche recouvre le fond de la fouille et ses parois latérales, - une couche de terre végétale recouvre la succession de lits de trai- tement et les tranchées d'alimentation et de collecte, - au moins l'un des lits de traitement comporte des charbons actifs. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant à la fi- gure unique qui est une vue en coupe transversale d'une installation selon l'invention. Cette installation comporte une tranchée amont ou bâche d'alimentation 12 et une tranchée aval de collecte 14 ou bâche d'exhaure. Ces deux tranchées s'étendent parallèlement l'une à l'autre sur un terrain légèrement en pente. Elles sont disposées transversalement à la li- gne de plus grande pente. Ainsi, chaque tranchée s'étend sur toute sa lon- gueur à une altitude constante. La tranchée de collecte 14 est située à un niveau inférieur à celui de la tranchée d'alimentation 12. Les deux tranchées 12 et 14 sont garnies de pierres de gros diamè- tres permettant la circulation de l'eau. Entre les deux tranchées est disposée une succession de lits de trai- tement 16. Ces lits de traitement sont contigus les uns aux autres, les inter- faces entre les différents lits s'étendant sensiblement verticalement. L'ensemble des lits de traitement et des tranchées est recouvert d'une couche 18 de terre végétale sur laquelle est plantée de l'herbe. La partie superficielle de la couche 18 suit la pente naturelle du terrain de la tranchée 12 à la tranchée 14. La succession 16 des lits de traitement s'étend sur une longueur me- surée suivant la longueur des tranchées 12, 14 calculée selon le débit sou- haité et par exemple sensiblement égale à 100 m. Chaque tranchée a une profondeur d'environ 2 m et présente une section triangulaire s'évasant vers le haut. Le fond de la tranchée amont 12 est situé à un niveau de -2 m par rapport au niveau de référence du sol situé au voisinage immédiat de cette tranchée. La tranchée aval 14, située à un niveau inférieur, a son fond situé à un niveau de -2,85 m par rapport au niveau de référence. Les tranchées 12, 14 et la succession de lits 16 sont reçues dans une fouille 20 ménagée dans le sol transversalement à la pente. Cette fouille est isolée du sol par une géomembrane étanche 22 dont les bords longitudinaux 22A recouvrent partiellement la surface du sol, o ils sont recouverts d'une fine couche de terre végétale. Le fond de la fouille 20 définit une succession de rampes planes incli- nées depuis la tranchée amont 12 vers la tranchée aval 14. En particulier, une première rampe notée R1, d'une largeur sensiblement égale à 6 m, a une pente de 0,83 cm par mètre. Elle est suivie vers la tranchée aval 14 par une seconde rampe notée R2 d'une largeur de 5 m avec une pente plus éle- vée, sensiblement égale à 16 cm par mètre. Sur les rampes R1 et R2 se succède, côte à côte, un ensemble de lits d'épaisseur sensiblement constante égale à 2 m. Un premier lit, noté 24, délimite suivant sa face amont une rive droite de la tranchée amont. Ce lit s'étend sur une largeur d'environ 4 m. Il consti- tue avec la tranchée amont 12 une zone de dénitrification notée Z1. Le lit 24 est constitué de granulats minéraux ayant des diamètres compris entre 5 et 25 mm. En aval du lit 24 de dénitrification est disposé un premier lit de clarifi- cation 26 s'étendant sur une largeur de 2 m sur la rampe R1. Il est constitué de granulats d'un diamètre compris entre 3 et 6 mm. Un second lit de clarification 28, comportant des granulats fins d'un diamètre compris entre 0 et 3 mm, est disposé en aval du lit 26 dans la par- tie haute de la rampe R2. Les lits 26 et 28 définissent une zone de clarifica- tion Z2 s'étendant sur une largeur de 4 m. En aval de la zone de clarification Z2 est prévue une zone d'affinage Z3 constituée de deux lits adjacents 30, 32, séparés de la tranchée aval 14 par un film géotextile de soutien 34 laissant passer l'eau. Le premier lit 30 de la zone d'affinage est constitué de charbon actif en grains de taille effective de 1 mm. Le second lit d'affinage 32, disposé en aval du lit 30, est constitué de granulats fins ayant un diamètre compris entre 0 et 3 mm. La couche de terre végétale 18 a une épaisseur par exemple égale à cm et s'étend sur toute la surface des lits 24 à 32 et sur les tranchées 12 et 14. Ainsi, la couche de terre végétale est continue et recouvre complète- ment l'installation, évitant la prolifération d'algues dans l'eau. Par ailleurs, I'installation de traitement d'eau comporte des moyens 36 d'injection dans la tranchée amont 12 d'un fluide favorisant la dénitrifica- tion bactériologique de l'eau sur le premier lit minéral 24. Ils comportent par exemple des moyens d'injection d'éthanol dans l'eau à traiter. Cette injection est effectuée avec une concentration de 17 ml/m3. Le débit d'eau traité d'une telle installation est de l'ordre de 0,70 m3/h par mètre linéaire, soit dans l'exemple considéré 70m3/h. Chaque couche ayant une épaisseur d'environ 2 m, la vitesse de circulation de l'eau dans les différents lits est sensiblement égale à 0,33 m/heure. On comprend que du fait de la différence de niveau entre les tran- chées amont 12 et aval 14, I'eau s'écoule sur toute la longueur de I'installation successivement au travers des zones de dénitrification Z1, de clarification Z2 et d'affinage Z3. En particulier, la présence d'éthanol favorise le développement de bactéries sur le premier lit 24, les granulats le constituant formant un support de fixation des bactéries. Les bactéries se développant provoquent une transformation des nitrates en azote gazeux qui est libéré dans l'atmosphère au travers de la couche de terre végétale 18. On constate ainsi, dans les conditions hydrauliques décrites précé- demment, une réduction de la teneur en nitrate pouvant atteindre 25mg/l. L'eau ainsi libérée des nitrates circule ensuite au travers des deux lits 26 et 28 formés de granulats de diamètre décroissant. Au cours de ce pas- sage, l'eau est clarifiée. La zone de clarification assure une réduction de la turbidité de l'eau, de sa teneur en matière organique et de la bactériologie. Enfin, I'eau subit une dernière étape d'affinage en traversant les charbons actifs contenus dans le lit 30 avant de traverser le dernier lit cons- titué de granulats fins. La zone d'affinage assure la réduction de la teneur en micropolluants éventuels de type produits phytosanitaires et la réduction de la teneur en matières organiques génératrices de mauvais goûts par adsorption sur charbon actif. La présence du second lit de granulats fins permet de stopper les bactéries qui se développent au sein du charbon actif. L'eau ainsi traitée est enfin recueillie dans la tranchée aval 14 d'o elle est envoyée vers le réseau de distribution d'eau potable après une éventuelle désinfection. Selon les qualités d'eau, le rendement global d'élimination de la turbi- dité peut dépasser 90%, celui des matières organiques 40% et la bactériolo- gie 90%. Une telle installation est particulièrement adaptée au traitement d'eaux souterraines ou aux eaux de rivière préalablement décantées dont la turbidité ne dépasse pas 20 NTU. On constate que l'installation telle que décrite ici peut fonctionner pendant plusieurs années sans qu'un colmatage notable des lits de traite- ment ne soit constaté. REVENDICATIONS 1.- Installation de traitement d'eau, du type comportant une tranchée amont (12) d'alimentation de l'eau à traiter, et une tranchée aval (14) de collecte de l'eau traitée, une succession (16) de lits de traitement étant inter- posée entre les tranchées amont (12) et aval (14), caractérisée en ce que les lits sont contigus les uns aux autres dans un plan presque horizontal, les interfaces entre les différents lits s'étendant sensiblement verticalement, en ce que les tranchées (12, 14) sont disposées sensiblement parallèlement l'une à l'autre, de part et d'autre de la succession (16) de lits de traitement, et en ce que la tranchée aval (14) est située à un niveau inférieur à celui de la tranchée amont (12). 2.- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les lits successifs (24, 26, 28, 32) depuis la tranchée amont (12) vers la tranchée aval (14) comportent des granulats de tailles décroissantes. 3.- Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le premier lit (24) disposé immédiatement en aval de la tranchée amont (12) comporte un support minéral et en ce que l'installation comporte des moyens (36) d'injection dans la tranchée amont (12) d'un fluide permettant la dénitrification bactériologique de l'eau sur un support minéral (24). 4.- Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le fluide permettant la dénitrification bactériologique est de l'éthanol. 5.- Installation selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisée en ce que la succession (16) de lits et les tranchées amont (12) et aval (14) sont disposées dans une fouille (20) aménagée dans le sol, et en ce qu'un film étanche (22) recouvre le fond de la fouille (20) et ses pa- rois latérales. 6.- Installation selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisée en ce qu'elle comporte une couche de terre végétale (18) recouvrant la succession (16) de lits de traitement et les tranchées d'ali- mentation (12) et de collecte (14). 7.- Installation selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisée en ce qu'au moins l'un (30) des lits de traitement comporte du charbon actif.