Brevet FR2929607A1 — publié le 20091009

L'invention concerne le traitement des eaux usées, en particulier les dispositifs d'épuration des eaux usées comprenant une couche de matériau particulaire dans laquelle des végétaux sont plantés afin de dégrader les polluants. Afin d'abaisser la concentration en matières organiques dans des eaux rejetées par des habitats non collectifs ou collectifs gérés par des particuliers, tels que des maisons individuelles, ou par de petites et moyennes collectivités gérés par des organismes publics, il est connu de placer un dispositif d'assainissement par filtration et dégradation organique. Les dispositifs décrits dans l'art antérieur pour le traitement des eaux usées sont essentiellement constitués de deux filtres distincts fonctionnant en série, constituant respectivement un premier et un deuxième étage de traitement dont les différentes couches présentent une granulométrie croissante du haut vers le bas (cf. Etude bibliographique agence de l'eau RMC 1999 ; Document n°22 du FNDAE). Les filtres sont alimentés par bâchée. Le filtre type premier étage permet de combiner un traitement primaire à un début de traitement secondaire. Le traitement primaire consiste en une filtration physique et en une stabilisation aérobie (sur la surface) des matières en suspension filtrées. Le traitement secondaire consiste en une dégradation de la pollution dissoute à l'intérieur du filtre. Le filtre type premier étage est constitué de couches de granulométries successives différentes croissantes du haut (la surface du filtre) vers le bas (le fond du filtre). Il comprend généralement une couche supérieure de gravier de granulométrie 1/10 mm et de 0,40 m à 1 m d'épaisseur. Cette couche comprend parfois une aération intermédiaire constituée de drains munis de fentes tournées vers le bas. En dessous de la première couche décrite ci-dessus sont disposées une succession de une ou plusieurs couches de granulométrie croissante (couche de gravier de granulométrie 10/20 mm ou 15/25 mm par exemple et d'environ 0,2 m d'épaisseur). Ce filtre comprend enfin, en-dessous des couches précédentes, une couche de gravier de granulométrie 20/40 à 30/60 mm. Un système de drainage communique avec l'atmosphère par un système de cheminées remontant à la surface du filtre. Le filtre type deuxième étage permet d'améliorer la qualité du rejet en sortie du filtre de type premier étage. Le deuxième étage est constitué de couches de granulométrie plus fine. Une première couche de sable de granulométrie 0/6 mm ou 1/6 mm, et de 0,20 à 0,40 m d'épaisseur, est toujours disposée en surface, à l'air libre, de façon à avoir une oxygénation maximale du massif filtrant et une dégradation aérobie des dépôts organiques non retenus sur le filtre de type premier étage. C'est sur cette couche de sable que s'effectue l'essentiel de la filtration complémentaire. Une aération intermédiaire (drains munis de fentes tournées vers le bas) est parfois située entre la couche de sable et une couche inférieure de gravier de granulométrie supérieure à celle du sable. Cette couche de gravier, généralement de granulométrie 1/10 mm, a une épaisseur de 0,10 m à 0,40 m. En dessous de cette dernière couche sont disposées une succession de une ou plusieurs couches de granulométrie croissante (couche de gravier de granulométrie 10/20 mm ou 15/25 mm), et, en-dessous des couches précédentes, une couche de gravier de granulométrie 20/40 à 30/60 mm. Un système de drainage communique avec l'atmosphère par des cheminées remontant à la surface du filtre. Les demandes de brevet français FR2801805 et internationale WO 00/10927 décrivent des exemples de filtres de ce type, utilisés dans l'art 20 antérieur. Parfois, par manque d'oxygène, une partie de la population bactérienne dans le filtre de premier étage dépérit. L'eau déversée dans le filtre du deuxième étage peut alors comprendre un film bactérien appelé zooglée, présentant une viscosité excessive et conduisant au colmatage de ce filtre de 25 deuxième étage. Des opérations de maintenance doivent alors être menées. L'eau déversée peut alors également présenter un niveau de pollution excessif, incompatible avec de nouvelles normes de rejet. Par ailleurs, le déversement d'eau dans le filtre de deuxième étage nécessite des dispositifs de dispersion complexes. 30 L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. L'invention porte ainsi sur un dispositif d'assainissement d'eaux usées, lesdites eaux usées provenant d'un réseau d'eaux usées collectif ou non collectif, de préférence collectif et de préférence géré par un organisme public, comprenant: - une entrée de déversement d'eaux usées ; - une sortie d'évacuation d'eaux filtrées ; -un milieu de filtration s'étendant entre l'entrée et la sortie et présentant une surface supérieure inclinée vers le bas en partant de l'entrée vers la sortie ; - des plantes volubiles ou des plantes à racines ou rhizomes traçants, plantées dans le milieu de filtration. Selon une variante, le dispositif comprend une tranchée présentant un 10 fond étanche sur lequel repose ledit milieu de filtration. Selon une autre variante, la tranchée étanche présente un fond incliné vers le bas en partant de l'entrée vers la sortie. Selon encore une variante, la longueur de la tranchée est au moins dix fois supérieure à sa largeur. 15 Selon encore une autre variante, lesdites plantes sont rampantes. Selon encore une autre variante, lesdites plantes sont nitrophiles. Selon encore une variante, le fond étanche comprend une géomembrane sur laquelle repose ledit milieu de filtration. Selon une autre variante, ledit milieu de filtration est un matériau 20 particulaire. Selon encore une autre variante, l'épaisseur dudit milieu de filtration est comprise entre environ 200 mm et environ 1 m. Selon une variante, le dispositif comprend un filtre muni d'un milieu de filtration dans lequel des végétaux sont plantés, l'eau drainée dudit filtre étant 25 déversée au niveau de l'entrée de déversement des eaux usées. L'invention porte également sur un procédé de fabrication d'un dispositif d'assainissement d'eaux usées, comprenant une étape de plantation de plantes volubiles ou de plantes à racines ou rhizomes traçants dans un milieu de filtration dont la surface supérieure est inclinée vers le bas en partant d'une 30 entrée de déversement d'eau vers une sortie d'évacuation d'eau. 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 : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un exemple de dispositif 5 de filtration selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe transversale du dispositif de filtration de la figure 1 au niveau de son fossé filtrant. L'invention propose un dispositif d'assainissement comprenant un milieu 10 de filtration s'étendant entre une entrée d'eaux usées et une sortie d'eau filtrée. La surface supérieure de ce milieu de filtration est inclinée vers le bas en partant de l'entrée vers la sortie et des plantes volubiles ou des plantes à racines ou rhizomes traçants sont plantées dans ce milieu de filtration. Ainsi, lorsqu'un film bactérien du type zooglée est déversé sur ce milieu 15 de filtration, le film est retenu au niveau de la surface supérieure du milieu de filtration par les plantes volubiles ou par les plantes à racines ou rhizomes traçants s'étendant naturellement sur toute cette surface. Les boues alors formées en surface pourront aisément être retirées par arrachage desdites plantes : les racines de ces plantes retiendront les boues et le réseau formé par 20 ces plantes permettra leur arrachage en masse par une simple traction lors d'une opération de maintenance. De plus, ces boues en surface ne nuiront pas à la filtration dans le milieu de filtration. La figure 1 représente un dispositif d'assainissement 1 d'eaux usées 25 selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention. Le dispositif 1 comprend de façon connue en soit un premier filtre 2. Le premier filtre 2 reçoit typiquement des eaux usées provenant d'un réseau d'eaux usées collectif par l'intermédiaire d'une canalisation 21. Le filtre 2 comprend un milieu de filtration 23 dans lequel des végétaux 22 sont plantés, par exemple des roseaux. Après avoir traversé le 30 premier filtre 2, les eaux usées sont drainées par une canalisation 24. L'orifice de sortie de la canalisation 24 forme une entrée de déversement d'eaux usées dans un fossé de filtration 3. Le fossé de filtration 3 présente un milieu de filtration 33 s'étendant entre l'entrée de déversement d'eaux usées 24 et une sortie d'évacuation d'eau filtrée 35. Les eaux usées sont avantageusement déversées en continu dans le milieu de filtration 33 par l'entrée 24. La surface supérieure de ce milieu de filtration 33 est inclinée en partant de l'entrée 24 jusqu'à la sortie 35. Des plantes volubiles ou des plantes à racines ou rhizomes traçants 31 sont plantées dans ce milieu de filtration 33. Leurs racines 32 s'étendent donc à la surface supérieure du milieu de filtration 33. Les plantes volubiles ou les plantes à racines ou rhizomes traçants 31 sont avantageusement plantées sur l'intégralité de la surface supérieure du milieu de filtration 33. L'inclinaison de la face supérieure du milieu de filtration 33 permet de favoriser un ruissellement de l'eau à la surface supérieure du milieu de filtration 33. L'invention permet ainsi de fixer la zooglée déversée à l'entrée 24 sous forme de boue au niveau des racines des plantes volubiles ou des plantes à racines ou rhizomes traçants. De plus, les plantes volubiles ou les plantes à racines ou rhizomes traçants 31 formeront naturellement un réseau de racines 32 reliées entre elles. La présence du milieu aqueux dans le fossé 3 favorisera une croissance rapide de ces plantes. Ainsi, une étape d'arrachage permettra d'arracher en continu les racines 32 par une simple traction en emportant simultanément la boue fixée au niveau de la surface supérieure du milieu de filtration 33. La fabrication et la maintenance d'un tel fossé 3 sont donc particulièrement simples. Les plantes volubiles ainsi que les plantes à racines ou rhizomes traçants 31 sont avantageusement adaptées aux zones humides. Les plantes 31 peuvent avantageusement être rampantes. Elles peuvent également avantageusement être nitrophiles, afin de favoriser la dégradation de composés nitratés dans les eaux déversées. Les plantes utilisables dans le cadre de l'invention sont des plantes dont le système racinaire possède une surface étendue. Des plantes volubiles 31 pourront par exemple être des plantes de la famille des Solénacées, telles que les morelles, en particulier la morelle douce-amère ou la morelle noire. Des plantes à racines ou rhizomes traçants 31 pourront par exemple être des graminées ou des roseaux. Des exemples de graminées sont notamment les graminées de la famille des Poacées. Dans la famille des Poacées, les espèces telles que le Paturin (par exemple Poa Pratensis) ou le jonc (par exemple Oyat) peuvent être utilisées dans le cadre de la présente invention. Le milieu de filtration 33 est avantageusement constitué d'un matériau particulaire. Le milieu de filtration 33 pourra être constitué de gravier présentant une granulométrie comprise entre environ 1 et environ 10 mm. Le milieu de filtration 33 pourra être formé de granulats 2/6 mm. Le milieu de filtration 33 pourra présenter une épaisseur d'environ 300 mm. Avantageusement, cette épaisseur est comprise entre environ 100 mm et environ 1 m, de préférence entre environ 200 mm et environ 500, 600, 700, 800 ou 900 mm, ce qui favorise le ruissellement des eaux usées au niveau des racines des plantes 31 et permet ainsi de fixer la zooglée. Le fossé de filtration 3 forme un étage de filtration aval pour le filtre 2. Le niveau de rejet de polluants dans les eaux drainées dans la sortie 35 est ainsi sensiblement abaissé. L'homme de métier saura déterminer la longueur du fossé 3 nécessaire pour dépolluer un débit d'eaux usées donné en respectant les normes de rejet en vigueur. Avantageusement, la longueur du fossé 3 sera au moins dix fois supérieure à sa largeur. Le fossé filtrant pourra par exemple présenter une longueur de 30 m. Le fossé de filtration 3 de l'exemple est réalisé sous forme de tranchée dans le sol 38. Cette tranchée présente un fond étanche 37 sur lequel repose ledit milieu de filtration 33. Le fond étanche 37 peut être réalisé sous forme de géomembrane (polyéthylène, polypropylène, bitume élastomère, etc.) déposée sur un sol en terre. Le fond étanche 37 pourra également être réalisé en ciment ou en tous matériaux appropriés. Le fond de la tranchée est également incliné vers le bas en partant de l'entrée 24 en direction de la sortie 35. Cette inclinaison favorise l'écoulement horizontal des eaux à travers le milieu de filtration 33. L'inclinaison sera avantageusement comprise entre environ 0,2 et environ 5%, de préférence entre environ 0,3 et environ 3%, encore plus préférentiellement entre environ 0.3% ou environ 0,5% et environ 2%, afin de maintenir le milieu de filtration 33 humide et de garantir la poussée des plantes volubiles ou des plantes à racines ou rhizomes traçants 31. La tranchée réalisée présente une section transversale en forme de trapèze, comme illustré à la figure 2. L'eau est ainsi naturellement conduite vers le fond 37 et séparée de la zooglée et de matières en suspension formant des boues. La grande base du trapèze (correspondant à la partie supérieure de la tranchée) pourra mesurer entre environ 1 m et environ 2m, sa petite base (correspondant à la partie inférieure de la tranchée) pourra mesurer environ 300 mm et environ 1 m, par exemple 400 ou 500 mm. La sortie 35, en tant que moyen d'évacuation de l'eau filtrée, pourra être réalisée sous forme d'un regard muni d'un couvercle supérieur de surveillance 36. Ainsi, la qualité de l'eau pourra être surveillée aisément en soulevant le couvercle 36. Le regard pourra être formé de sections de béton standards. L'entrée des eaux filtrées dans le regard 35 pourra être réalisée au moyen d'une grille 34 aménagée dans une de ses faces latérales. L'extrémité du milieu de filtration 33 est avantageusement placée en contact avec cette grille 34 afin de drainer l'eau filtrée. REVENDICATIONS1. Dispositif d'assainissement (1) d'eaux usées, caractérisé en ce qu'il comprend : -une entrée de déversement (24) d'eaux usées ; - une sortie d'évacuation (35) d'eaux filtrées ; - un milieu de filtration (33) s'étendant entre l'entrée (24) et la sortie (35) et présentant une surface supérieure inclinée vers le bas en partant de l'entrée vers la sortie ; -des plantes volubiles ou des plantes à racines ou rhizomes traçants (31), plantées dans le milieu de filtration (33). 2. Dispositif d'assainissement selon la revendication 1, comprenant une tranchée présentant un fond étanche (37) sur lequel repose ledit milieu de 15 filtration (33). 3. Dispositif d'assainissement selon la revendication 2, dans lequel la tranchée étanche présente un fond incliné (37) vers le bas en partant de l'entrée vers la sortie. 4. Dispositif d'assainissement selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la longueur de la tranchée est au moins dix fois supérieure à sa largeur. 5. Dispositif d'assainissement selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, dans lequel lesdites plantes (31) sont rampantes. 6. Dispositif d'assainissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdites plantes (31) sont nitrophiles. 30 7. Dispositif d'assainissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le fond étanche comprend une géomembrane (37) sur laquelle repose ledit milieu de filtration. 20 8. Dispositif d'assainissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit milieu de filtration (33) est un matériau particulaire. 9. Dispositif d'assainissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'épaisseur dudit milieu de filtration est comprise entre environ 200 mm et environ 1 m. 10 10. Dispositif d'assainissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un filtre (2) muni d'un milieu de filtration (23) dans lequel des végétaux (22) sont plantés, l'eau drainée dudit filtre (2) étant déversée au niveau de l'entrée de déversement (24) des eaux usées. 15 11. Procédé de fabrication d'un dispositif d'assainissement d'eaux usées, comprenant une étape de plantation de plantes volubiles ou de plantes à racines ou rhizomes traçants dans un milieu de filtration dont la surface supérieure est inclinée vers le bas en partant d'une entrée de déversement d'eau vers une sortie d'évacuation d'eau. 20