Brevet FR2969139A1 — publié le 20120622

INSTALLATION VEGETALE A PRODUCTION VALORISABLE POUR LE TRAITEMENT D'EFFLUENTS ORGANIQUES LIQUIDES ET PROCEDE ASSOCIE [001] L'invention concerne le traitement d'effluents organiques. [002] L'invention concerne plus particulièrement une installation et un procédé associé pour le traitement d'effluents organiques liquides comprenant des teneurs déterminées de matières polluantes. L'installation s'inscrit donc de préférence dans une filière de traitement classique d'effluents, en aval d'une station d'épuration biologique. [003] L'invention est destinée notamment mais non exclusivement au traitement d'effluents en provenance de petites collectivités ou d'exploitations industrielles de type agroalimentaire ou agricole. [004] Par effluents organiques, on désigne les effluents organiques agricoles, industriels ou domestiques. [005] De tels effluents, chargés en matières polluantes telles que l'azote et le phosphore, ne peuvent être rejetés directement dans le milieu naturel. Ils doivent donc être traités préalablement pour réduire leur charge polluante. Les solutions d'assainissement utilisées à ce jour sont principalement les procédés de dépollution par épuration biologique en station d'épuration pour les eaux usées et les effluents agricoles, avec un rejet des eaux traitées dans un milieu aquatique (cours d'eau, mer, océan) ou, à défaut, par infiltration dans le sol. [006] En cas d'absence d'exutoire, la quantité d'effluents à rejeter est importante. La gestion des effluents en sortie des stations d'épuration constitue donc un poste lourd. Par ailleurs, en sortie des stations d'épuration, l'abattement demandé de certaines charges polluantes (Phosphore, Azote et MES) peut être élevé afin qu'une infiltration des effluents soit permise et se montrer énergivore. [007] Afin de tenter de palier aux inconvénients décrits ci-dessus, certaines 2 techniques alternatives ont été proposées. [8] On connait en particulier la technique d'infiltration dans le sol des effluents. Cette technique repose sur l'utilisation de bassins d'infiltration spécialement dimensionnés et utilisés en aval des stations d'épuration. Les bassins d'infiltration sont formés de substrats ou dans des sols (selon que les bassins sont artificiels ou naturels) suffisamment sableux pour permettre à la fois une bonne percolation et une bonne filtration des effluents liquides à traiter. [9] Bien qu'ils permettent une bonne infiltration des rejets d'effluents, les bassins d'infiltration disposés en aval des stations d'épuration nécessitent beaucoup d'espace et leur mise en oeuvre génèrent des coûts élevés. [0010] On connait également la technique du bio-assainissement, également appelé phytoremédiation. Cette technique repose sur l'utilisation de plantes aptes à prélever du sol dans lequel elles sont plantées certains éléments, dont des matières polluantes telles que l'azote et le phosphore. Les plantes principalement utilisées sont les roseaux et les bambous. [0011] Bien que l'utilisation de plantes constitue un traitement peu énergivore, leur capacité de traitement des effluents restent faibles. Par ailleurs, les coûts liés à la mise en place et le fonctionnement d'installations utilisant la technique du bio-assainissement restent élevés. [0012] Par ailleurs, ni la technique des bassins d'infiltration, ni la technique du bio-assainissement ne permet de parvenir à une réduction satisfaisante des matières polluantes relativement au coût d'investissement engendré. [0013] L'invention vise à remédier aux problèmes des procédés précédemment décrits en proposant une installation et un procédé associé assurant une absorption complète des effluents tout en affinant et sécurisant le traitement de l'azote et phosphore. [0014] L'invention vise également à proposer une installation présentant un encombrement optimum, s'inscrivant dans le paysage et préservant les sols tout en offrant un coût d'installation et de fonctionnement réduit. [0015] A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose une installation pour le traitement d'effluents organiques liquides comprenant des matières polluantes à des concentrations déterminées, l'installation comportant au moins un bassin d'infiltration comprenant un substrat apte à filtrer en partie les matières polluantes des effluents, dans lequel sont plantées des espèces végétales choisies parmi les espèces végétales à rhizomes à forte capacité d'évapotranspiration et capables de prélever, par l'intermédiaire de leurs racines, tout ou partie des matières polluantes, le substrat étant ménagé pour former une aire de plantation sensiblement plane, et un réseau de canaux d'alimentation du bassin d'alimentation en effluents, les canaux étant agencés pour assurer un arrosage localisé, contrôlé et uniforme des espèces végétales plantées. [0016] Ainsi, la présence d'espèces végétales à rhizomes à forme capacité d'évapotranspiration dans des sols agencés pour former des bassins d'infiltration à surface plane permet d'obtenir un zéro rejet d'effluent (ie. aucune sortie d'effluents de la plantation d'infiltration). Par « plantation d'infiltration », on entend l'ensemble formé d'un bassin d'infiltration et des espèces végétales plantées dans celui-ci. [0017] Avantageusement, les espèces végétales plantées comprennent des Miscanthus. L'un des avantages du Miscanthus est qu'il permet de limiter l'infiltration des matières polluantes, voire sa suppression lorsque certaines conditions sont remplies (température ambiante, pluviométrie, etc.), privilégiant la technique du bio-assainissement. Un autre avantage du Miscanthus est qu'il présente, une fois planté, une durée de vie similaire à celle d'une station d'épuration (environ 25 ans). [0018] Afin d'optimiser le traitement des effluents, l'installation comporte avantageusement un réseau de canaux d'alimentation du bassin d'alimentation en effluents, les canaux étant agencés pour assurer un arrosage localisé, contrôlé et uniforme des espèces végétales plantées. Cela permet ainsi un traitement homogène des effluents par les espèces végétales. [0019] Avantageusement, les canaux d'alimentation sont agencés pour procéder à un arrosage des effluents en zone basse des espèces végétales. [0020] Selon une configuration avantageuse, le réseau de canaux forme un système d'irrigation de type goutte à goutte, permettant ainsi d'assurer un arrosage localisé et contrôlé. [0021] Selon les caractéristiques géotechniques, il peut être prévu que le bassin d'infiltration comporte une à deux plante(s) par mètre carré. Une telle répartition a pour avantage de permettre d'assurer un rejet d'effluents zéro tout en évitant de recourir à des bassins d'infiltration de dimensions importante. [0022] Par ailleurs, il sera avantageux de prévoir que les matières polluantes contenues dans les effluents organiques à traiter par les espèces végétales plantées présentent une qualité conforme pour leur infiltration dans le substrat. [0023] L'invention concerne également un procédé de traitement d'effluents organiques liquides comprenant des matières polluantes à des concentrations déterminées, le procédé mettant en oeuvre l'installation précédemment décrite. [0024] II comporte en particulier une étape consistant à répartir les effluents à traiter dans au moins un bassin d'infiltration comprenant un substrat apte à filtrer en partie les matières polluantes des effluents, et dans lequel sont plantées des espèces végétales choisies parmi les espèces végétales à rhizomes à forte capacité d'évapotranspiration et capables de prélever, par l'intermédiaire de leurs racines, tout ou partie des matières polluantes, le substrat étant ménagé pour former une aire de plantation sensiblement plane. [0025] Afin d'optimiser le traitement des effluents, ces derniers sont répartis uniformément dans le bassin d'infiltration par un arrosage localisé et contrôlé des espèces végétales plantées. [0026] Avantageusement, les espèces végétales sont arrosées goutte à goutte. [0027] Avantageusement, les effluents sont préalablement traités pour obtenir des effluents d'une qualité conforme à leur infiltration dans le substrat. [0028] D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 illustre une vue schématique d'une filière de traitement d'effluents comprenant une installation de traitement selon l'invention ; et - la figure 2 illustre une vue en coupe selon l'axe II-Il d'un bassin d'infiltration équipant l'installation de traitement de la figure 1. [0029] En relation avec les figures 1 et 2, il est décrit une installation 1 pour le traitement d'effluents organiques liquides. [0030] Selon l'invention, l'installation 1 s'inscrit dans une filière de traitement d'effluents comme illustré sur la figure 1, l'installation 1 étant disposée en aval d'une station d'épuration 2. [0031] L'installation 1 comporte au moins un bassin d'infiltration 3 comprenant un substrat 4 apte à filtrer une partie au moins des matières polluantes contenues dans les effluents. Dans le mode de réalisation décrit, l'installation 1 comporte quatre bassins d'infiltration 3. Il est bien entendu évident que l'invention ne se limite pas au nombre de bassins représentés, leur nombre pouvant être inférieur ou supérieur. [0032] Dans le mode de réalisation décrit, les bassins d'infiltration 3 sont des bassins aménagés directement dans le sol (ie. dans un terrain naturel), de sorte à former des lits filtrants comme illustré sur la figure 2. Ces bassins peuvent être naturels ou artificiels. [0033] Chaque bassin d'infiltration 3 comporte des plantations 5 d'espèces végétales 7 hydrophiles. Plus particulièrement, les espèces végétales 7 plantées 5 sont choisies parmi les espèces végétales présentant une forte capacité d'évapotranspiration mais également étant capables de prélever, par l'intermédiaire de leurs racines, tout ou partie des matières polluantes des effluents à traiter. [0034] Les espèces végétales à rhizomes présentent les qualités susmentionnées. Parmi les espèces végétales à rhizomes, les Miscanthus sont des espèces préférées. La figure 2 montre une plantation de Miscanthus 8 dans un bassin d'infiltration. [0035] L'avantage de ces espèces végétales 7, et en particulier celui des Miscanthus, est leur forte capacité d'évapotranspiration, leur durée de vie et leur capacité à limiter l'infiltration des matières polluantes. Leur capacité à absorber les effluents variant selon les saisons, le bassin d'infiltration devra donc être dimensionné pour pouvoir suppléer les espèces végétales plantées en cas de moindre « activité » ou être complété par d'autres bassins attenants. [0036] Les Miscanthus 8 ont également pour avantage de ne pas participer à la chaîne alimentaire, limitant ainsi les risques de contamination. [0037] Les Miscanthus 8 ont également pour avantage d'être valorisables. La récolte de Miscanthus permet notamment de produire du bio carburant et de la bio combustion. [0038] Comme on le verra plus loin, il est prévu que les bassins de filtration 3 présente une face inférieure 6 plane, la face inférieure 6 définissant l'aire de plantation. La planéité du terrain de plantation a pour avantage de favoriser un arrosage uniforme des plantations et donc un traitement homogène des effluents par les espèces végétales 7. [0039] Par ailleurs, afin d'assurer un traitement optimal des effluents, il conviendra de dimensionner le bassin d'infiltration et d'établir une quantité d'espèces végétales à planter en fonction de la quantité d'effluents à absorber. [0040] L'installation 1 comporte en outre un réseau 9 de canaux d'alimentation 10 en effluents des bassins d'alimentation 3, les canaux 10 étant agencés pour assurer un arrosage localisé, contrôlé et uniforme des espèces végétales 7 plantées. [0041] Avantageusement, les canaux d'alimentation 10 sont disposés au niveau du substrat 4 de manière à assurer un arrosage en effluents dans une zone basse A des espèces végétales, à proximité des pieds 11. L'arrosage est ainsi localisé et contrôlé. Le substrat 4 présentant une surface de plantation sensiblement plane, l'arrosage est uniformément réparti, tout écoulement par gravité étant évité. [0042] Selon un mode de réalisation particulier, le réseau 9 de canaux d'alimentation 10 est couplé à un système d'irrigation de type goutte à goutte (non représenté). [0043] Avantageusement, les espèces végétales sont plantées selon des rangées parallèles entre elles comme illustré sur la figure 2. Cela a pour avantage de faciliter l'entretien des plantations. [0044] Avantageusement, les canaux d'alimentation 10 sont disposés entre chacune des rangées (11 a, 11 b, ...11 g). Dans le mode de réalisation illustré, les canaux sont disposés à même le sol. [0045] Le procédé de traitement d'effluents organiques liquides est le suivant. [0046] Dans la filière classique, les eaux usées Eu rejetées par les collectivités 20 sont transportées vers une station d'épuration 2 pour subir un traitement biologique classique. Les effluents obtenus Eff à l'issue de leur passage dans la station d'épuration 2 sont ensuite transportés vers les bassins d'infiltration 3 de l'installation 1 par l'intermédiaire du réseau 9 de canaux d'alimentation. Des vannes 12 permettent de sélectionner les bassins d'infiltration 3 vers lesquels transporter les effluents Eff à traiter. Les effluents Eff sont ensuite répartis sur l'ensemble de la plantation 5 des bassins d'infiltration 3 concernés pour être alors traités selon les techniques d'absorption ou d'infiltration ou conjointement les deux selon la période de l'année et la quantité des effluents Eff à traiter. [0047] Parallèlement, les Miscanthus sont récoltés chaque année pour être valorisés par la suite dans des filières spécifiques (bio carburant et bio combustion) [0048] L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 8 REVENDICATIONS1. Installation (1) pour le traitement d'effluents organiques liquides comprenant des matières polluantes à des concentrations déterminées, l'installation (1) comportant : au moins un bassin d'infiltration (3) comprenant un substrat (4) apte à filtrer une partie au moins les matières polluantes des effluents, dans lequel sont plantées des espèces végétales (7) choisies parmi les espèces végétales à rhizomes à forte capacité d'évapotranspiration et capables de prélever, par l'intermédiaire de leurs racines, tout ou partie des matières polluantes, le substrat (4) étant ménagé pour former une aire de plantation sensiblement plane. 2. Installation (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les espèces végétales (7) plantées comportent des Miscanthus (8). 3. Installation (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un réseau (9) de canaux d'alimentation (10) du bassin d'alimentation (3) en effluents, les canaux (10) étant agencés pour assurer un arrosage localisé, contrôlé et uniforme des espèces végétales (7) plantées. Installation (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que les canaux d'alimentation (10) sont agencé pour procéder à un arrosage des effluents en zone basse des espèces végétales (7). 5. Installation (1) selon la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisée en ce que le réseau (9) de canaux (10) forme un système d'irrigation de type goutte à goutte. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé ence que le bassin d'infiltration comporte une à deux plante(s) par mètre carré. 7. Installation (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les matières polluantes contenues dans les effluents organiques à traiter par les espèces végétales (7) plantées présentent une qualité conforme pour leur infiltration dans le substrat. 8. Procédé de traitement d'effluents organiques liquides comprenant des matières polluantes à des concentrations déterminées, caractérisé en ce qu'il consiste à répartir les effluents à traiter dans au moins un bassin d'infiltration (3) comprenant un substrat (4) apte à filtrer en partie les matières polluantes des effluents, et dans lequel sont plantées des espèces végétales (7) choisies parmi les espèces végétales à rhizomes à forte capacité d'évapotranspiration et capables de prélever, par l'intermédiaire de leurs racines, tout ou partie des matières polluantes, le substrat (4) étant ménagé pour former une aire de plantation sensiblement plane. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les effluents sont répartis uniformément dans le bassin d'infiltration (3) par un arrosage localisé et contrôlé des espèces végétales (7) plantées. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les espèces végétales sont arrosées goutte à goutte. 11. Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte une étape préalable de traitement des effluents pour obtenir des effluents d'une qualité conforme à leur infiltration dans le substrat.