Brevet FR2856396A1 — publié le 20041224

i Dispositif d'assainissement autonome par filtre planté, notamment du type planté de roseaux La présente invention concerne un dispositif d'assainissement 5 autonome par filtre des eaux usées, notamment du type planté, par exemple planté de roseaux. Le dispositif d'assainissement objet de l'invention est adapté par exemple pour le traitement des eaux usées rejetées par une habitation du type habitation individuelle. Les eaux usées produites dans une habitation individuelle 10 peuvent être rejetées directement dans un réseau de récupération collectif pour leur transport vers une station d'épuration et leur traitement. Dans le cas d'habitations isolées, éloignées de réseaux de récupération pour le traitement collectif, on peut souhaiter prévoir un 15 traitement local des eaux usées avant leur rejet, et éventuellement leur stockage et leur utilisation ultérieure. La présente invention a pour objet un dispositif d'assainissement autonome par filtre planté, notamment du type planté de roseau, permettant le traitement des eaux usées avant leur rejet en 20 milieu naturel, pouvant facilement être adapté pour des habitations individuelles et assurant une qualité d'eau rejetée satisfaisante. L'invention a également pour objet un dispositif de d'assainissement autonome ne nécessitant pas ou peu d'entretien, et offrant des performances satisfaisantes même avec une alimentation 25 irrégulière en eaux usées, comme cela est le cas pour les habitations individuelles, dont les quantités de rejet varient notamment avec les saisons. L'invention concerne encore un dispositif d'assainissement autonome modulable pouvant facilement être adapté pour en augmenter 30 la capacité, tout en maintenant la qualité du rejet. Un tel dispositif d'assainissement autonome comprend un bassin de filtration et d'épuration prévu pour recevoir les eaux usées, au moins un drain de récupération des eaux disposé dans le fond du bassin pour la récupération et la canalisation des eaux filtrées et épurées, le drain étant recouvert par au moins une couche de matériau filtrant. Les eaux usées déversées dans le bassin sont retenues par le matériau filtrant et traversent lentement ce dernier. En traversant le matériau filtrant, les eaux usées sont épurées par des mécanismes physiques (filtration, adsoprtion), et par des mécanismes biologiques (dégradation microbienne). En effet, les conditions du milieu sont 10 favorables au développement et à l'activité des bactéries épuratrices fixées sur le matériau filtrant (présence d'oxygène, apports de nutriments). Les eaux ayant traversé le matériau filtrant sont récupérées par le drain puis évacuées. Pour obtenir une couche de matériau filtrant, on peut prévoir de 15 disposer dans le bassin une couche sous la forme de grains ou granulats, permettant une filtration mécanique des eaux usées par effet de gravité. Une telle couche peut comprendre des grains présentant une granulométrie dans une plage déterminée. A une granulométrie dans 20 une plage déterminée correspond un temps de percolation des eaux usées à travers le matériau filtrant. En fonction de la granulométrie, on obtient une filtration plus ou moins importante des eaux usées et un écoulement plus ou moins lent des eaux usées à travers la couche de granulats. De préférence, on prévoit de disposer plusieurs couches superposées, chaque couche présentant une granulométrie dans une plage déterminée. De préférence, des couches de granulométrie différentes sont disposées de façon que la couche de granulométrie la plus élevée se situe au fond du bassin, et que la granulométrie des 30 couches va en décroissant, la couche présentant la granulométrie la plus fine, c'est-à-dire la moins élevée, se situant sur le dessus. La couche à granulométrie fine située sur le dessus permet une filtration et une épuration efficaces des eaux usées. Les couches inférieures permettent un drainage des eaux usées. Pour favoriser la fixation de bactéries sur le matériau filtrant, on prévoira de préférence que les couches, et au moins les couches 5 supérieures, sont constituées de granulats de matériau poreux, avec des caractéristiques de surface particulières. Un matériau de filtration pourra avantageusement être de nature minérale. Par exemple, on pourra avantageusement utiliser un matériau commercialisé sous le nom de Mayennite , distribué par la 10 société GEM (Granulats Expansés de la Mayenne). Ce matériau se présente sous la forme de grains ou granulats formés à partir d'un schiste ardoisier expansé par traitement thermique à une température comprise entre 1100 C et 1200 C, et en particulier à 1130 C, pendant une durée suffisante, par exemple de l'ordre de 60 à 240 15 minutes, notamment de l'ordre de 190 minutes, et présentant une densité moyenne de 1,3. Le processus d'expansion diminue la densité naturelle du schiste qui est d'environ 2,6. La cuisson crée une porosité structurelle sensiblement constante pour tous les grains et augmente sensiblement leur surface spécifique, c'est-à-dire la surface totale du 20 matériau, par unité de masse, qui est accessible, notamment aux molécules de faibles dimensions comme les atomes ou les molécules de gaz. Les granulats de schiste obtenus sont calibrés et séparés pour pouvoir former par la suite des couches de granulométrie différentes. Pour augmenter une capacité d'un dispositif d'assainissement 25 autonome, on peut prévoir que ce dernier comprenne deux bassins de purification, et des moyens de répartition des eaux usées entre les bassins de purification. Pour commander la répartition, on pourra prévoir un remplissage alterné des bassins. En effet, pour améliorer une filtration, il est préférable de laisser reposer les eaux usées dans 30 un bassin pour assurer leur transition lente et progressive à travers les couches de matériau. L'utilisation alternative des deux bassins permet de ménager des périodes de repos pour chaque bassin pour permettre l'écoulement des eaux usées avec une filtration et une épuration satisfaisantes. La présente invention et ses avantages seront mieux compris à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre 5 d'exemple nullement limitatif et illustrée par la figure 1 qui est une vue en coupe d'un dispositif d'assainissement autonome comprenant deux bassins séparés. Sur la figure 1, un ensemble d'assainissement autonome des eaux usées comprend un premier bassin de purification 1, un second 10 bassin de purification 2, une conduite d'alimentation 3 des bassins de purification 1, 2 en eaux usées, et une conduite d'évacuation des eaux traitées 4. Dans chacun des bassins 1, 2 est disposé un drain 5, pouvant se présenter sous la forme d'un tuyau muni de percements pour permettre 15 le passage d'eau de l'extérieur du tuyau vers l'intérieur du tuyau, le drain 5 étant réparti sur le fond de chaque bassin 1, 2. A une extrémité du drain 5 sont disposés un coude 6 et une conduite verticale 7 formant cheminée d'aération, et dont l'extrémité supérieure 8 se situe à une hauteur supérieure au bord supérieur du bassin 1,2. La conduite 7 20 est munie d'un chapeau de ventilation 9. A l'autre extrémité du drain 5 est disposée une liaison en T 10, reliant le drain 5 d'une part, à la conduite d'évacuation 4 et d'autre part, à une seconde conduite verticale 11 formant cheminée d'aération, dont l'extrémité supérieure se situe à une hauteur supérieure au bord supérieur du bassin 1,2 et est 25 munie d'un aérateur statique 12. La conduite d'évacuation 4, qui est connectée par deux extrémités aux liaisons en T 10 des drains 5 des premier et second bassins 1, 2, comprend une sortie intermédiaire 13 pouvant déboucher dans un réseau de canalisations d'épandage, dans un fossé, dans un 30 bassin ou dans une cuve de stockage pour réutilisation ultérieure de l'eau traitée, par exemple en vue d'un arrosage. Des couches de matériau superposées 14, 15, 16, 17 ici au nombre de quatre dans chaque bassin 1, 2, sont disposées dans le fond desdits bassins 1, 2. Une couche inférieure 14 recouvre le drain 5 disposé au fond 5 du bassin 1. La couche inférieure 14 présente une granulométrie élevée, située entre 10 et 20 mm. La couche inférieure 14 forme un enrobage du drain 5. Une couche intermédiaire 15 est constituée du même matériau, mais présentant une granulométrie intermédiaire entre 4 et 10 mm. La couche intermédiaire 15 est recouverte par une couche 10 supérieure semi-fine 16 constituée du même matériau mais avec une granulométrie comprise sensiblement entre 2 et 4 mm. Une couche supérieure fine 17 recouvre la couche semi-fine 16 et présente une granulométrie comprise entre 0 et 2,5 mm. Pour des bassins d'environ 1,2 m de profondeur, la couche 15 inférieure 14 peut être disposée environ sur 20 cm d'épaisseur. L'épaisseur de la couche intermédiaire 15 peut être d'environ 30 cm, et les épaisseurs des couches supérieure semi-fines et fines 16, 17 peuvent être d'environ 15 cm La conduite d'alimentation 3 débouche dans chacun des bassins 20 1, 2 à un niveau supérieur à celui de la couche supérieure fine 17. La conduite d'alimentation 3 est alimentée à partir d'une amenée 18 débouchant dans un distributeur 19 adapté pour les eaux usées et permettant la répartition des eaux usées dans la conduite d'alimentation 3 entre la portion dirigée vers le premier bassin 1 et la 25 portion dirigée vers le second bassin 2. Pour la formation des couches de différentes granulométries, on prévoira avantageusement d'employer un matériau minéral du type Mayennite , mentionné auparavant. Dans les couches supérieures semi-fine et fine 16, 17, on 30 prévoit l'implantation de plantes (non représentées) pouvant tirer profit des substrats retenus par les couches de matériau de filtration et de purification. Par exemple, on pourra prévoir de planter des roseaux, plus particulièrement des roseaux du type Phragmite. Des plantes ainsi plantées dans les couches supérieures permettent d'éviter le colmatage de la surface du matériau filtrant par les substances retenues par ledit matériau filtrant. De telles plantes permettent également la fixation et 5 le développement des bactéries d'épuration sur leurs rhizomes. L'apport d'oxygène par les rhizomes permet de favoriser l'activité des bactéries d'épuration. Les plantes pourront également recycler les substances retenues par les couches supérieures, en particulier les matières azotées et phosphorées. En fonctionnement, des eaux usées sont déversées, par exemple dans le premier bassin 1. Les eaux reposent sur la couche supérieure fine 17 puis migrent progressivement en traversant la couche supérieure semi-fine 16, en étant d'une part filtrées mécaniquement, et d'autre part purifiées, car le matériau utilisé pour former les 15 différentes couches 14 à 17 présente des caractéristiques de porosité favorisant la fixation des bactéries d'épuration. Les eaux usées traversent ainsi les couches supérieures fine 17 et semifine 16 jusqu'à atteindre la couche intermédiaire 15. La purification se produit essentiellement dans les couches fine 17 et 20 semi-fine 16. La couche intermédiaire 15 et la couche inférieure 14 permettent de poursuivre la purification et également de drainer les eaux traitées. L'écoulement des eaux dans ces couches intermédiaire 15 et inférieure 14 est facilité par le fait que ces couches présentent des granulométries plus élevées que les couches supérieures semi-fine 25 et fine 17,16. Ces couches intermédiaire 15 et inférieure 14 présentent plus d'interstices entre les granulats, pour une circulation plus facile. Comme dans l'exemple illustré, une variation progressive de granulométrie entre les couches est préférable car si une couche de granulométrie fine était disposée directement sur une couche de 30 granulométrie beaucoup plus importante, on obtiendrait un mélange des grains des différentes couches à l'interface entre les couches, ce qui ne permettrait pas de conserver la disposition et l'homogénéité des différentes couches, et plus particulièrement des couches supérieures à granulométrie semi-fine et fine. De préférence, les plages de granulométrie de couches présentant une interface sont adjacentes, avec des recouvrements 5 possibles. Dans l'exemple illustré les plages de granulométrie des couches fine 17 et semi-fine 16 et de la couche intermédiaire 15 respectivement se recouvrent. Bien entendu, d'autres valeurs de plage de granulométrie peuvent être envisagées, sans sortir du cadre de l'invention. Les eaux usées traitées parvenant dans la couche inférieure 14 pénètrent dans le drain 5 et s'écoulent progressivement vers la conduite d'évacuation 4. Les cheminées d'aération 7, 11 permettant une amenée d'air ou une extraction de gaz formé à la suite du processus d'épuration et de décomposition permettent un meilleur traitement des 15 eaux usées. Notamment, on pourra noter que, lors de la filtration, il peut se produire une nitrification, c'est-à-dire une transformation de l'azote ammoniacal présent dans les eaux usées en nitrates. Le chapeau de ventilation 9 se présente simplement sous la forme d'un chapeau de protection recouvrant l'orifice supérieur de la 20 première cheminée 7, par exemple pour éviter la chute d'eaux de pluie directement dans la cheminée 7. L'aérateur statique 12 se présente sous la forme d'un chapeau formant un passage profilé directement audessus de l'orifice supérieur de la seconde cheminée 11 avec une portion centrale d'épaisseur faible pour favoriser une accélération d'air 25 et une aération dans la cheminée 11. Pour adapter la capacité de traitement d'eaux usées d'un dispositif, on peut prévoir d'adapter facilement les dimensions d'un bassin. Un ensemble de deux bassins, chacun d'une surface d'environ 3 m2, soit 6 m2 au total, avec un distributeur de répartition des eaux 30 usées entre les bassins convient pour un logement de quatre pièces principales prévue pour une famille de quatre à cinq personnes. La capacité d'un tel dispositif de filtration et de purification peut être augmentée de façon simple en prévoyant des bassins 1,2 de surface supérieure, ou en ajoutant un bassin supplémentaire. Pour cela, il suffit de relier les différents bassins entre eux par l'intermédiaire de 5 conduites de répartition 3. Pour la répartition des eaux usées, on pourra prévoir que le distributeur soit muni d'une horloge et commute de façon périodique. On a décrit une utilisation de matériau obtenu à partir de granulats de schiste expansé puis calibré. On a constaté que ce 10 matériau ainsi préparé présente des caractéristiques satisfaisantes pour la filtration. De tels granulats présentent notamment une porosité sensiblement constante et une surface spécifique élevée. Ces granulats sont disponibles avec des granulométries spécifiques pour la formation des couches. Bien entendu, on pourra prévoir d'utiliser tout matériau pouvant être obtenu avec différentes granulométries, et présentant des capacités de filtration importantes, notamment, des matériaux avec une porosité importante et des surfaces spécifiques élevées. On pourra éventuellement prévoir l'utilisation de couches 20 constituée de matériaux différents. Grâce à l'invention, on obtient un dispositif d'assainissement autonome pour eaux usées adapté pour une habitation individuelle et dont la capacité peut être augmentée facilement. Le dispositif de filtration et de purification est simple et son installation ne requiert 25 pas de compétences spécifiques. En outre, il ne nécessite pas de maintenance particulière. Les eaux usées peuvent ainsi être rejetées dans un fossé, infiltrées dans le sol, ou stockées en vue d'une utilisation ultérieure, dans une cuve ou un bassin, par exemple pour l'arrosage de plantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'assainissement autonome pour eaux usées caractérisé par le fait qu'il comprend un bassin (1,2) de purification prévu pour recevoir les eaux usées, au moins un drain (5) de 5 récupération des eaux disposé dans le fond du bassin (1, 2) pour la récupération et la canalisation des eaux filtrées et épurées, le drain étant recouvert par au moins une couche de matériau filtrant (14 à 17). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une couche (14 à 17) se présente sous la forme de grains ou 10 granulats. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les granulats d'une couche (14 à 17) présentent une granulométrie située dans une plage déterminée. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, 15 caractérisé par le fait qu'il comprend plusieurs couches superposées, chaque couche présentant une granulométrie dans une plage déterminée. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les couches (14 à 17) de granulométrie différentes sont disposées 20 de façon que la couche de granulométrie la plus élevée (14) se situe au fond du bassin, et que la granulométrie des couches va en décroissant vers le haut, la couche présentant la granulométrie la plus fine (17) se situant sur le dessus. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, caractérisé par le fait qu'une couche est constitutée de granulats de matériau poreux avec une surface spécifique élevée. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'une couche est constituée de matériau de nature minérale. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'au moins une couche est constituée de granulats de schiste expanse. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend deux bassins de purification, et des moyens de répartition des eaux usées entre les bassins de purification.