Brevet FR3007022A1 — publié le 20141219

La présente invention a pour objet un filtre compact destiné à une filière d'assainissement non collectif des eaux usées. Pour des raisons de sécurité évidentes, les eaux usées do- mestiques ou « toutes eaux » qui regroupent les eaux dites vannes ou « eaux noires » (toilettes, urinoirs ...) et les eaux ménagères ou « eaux grises » (bains, douches, eaux sales de cuisine, diverses eaux de lavage...) et sont de nature biodégradable ne peuvent pas être directement rejetées dans le milieu hydraulique superficiel mais doivent préalablement subir des traitements d'épuration ayant pour fonction de supprimer ou tout au moins de diminuer leur caractère polluant, de façon à leur permettre de satisfaire à des normes qui ont été établies par la législation. Les eaux usées sont ainsi classiquement soumises à un traitement préalable correspondant en règle générale à un prétraitement anaérobie dans une fosse septique ou fosse toutes eaux qui assure le pié- geage des matières en suspension (MES) et des flottants suivi d'un traite- ment aérobie par infiltration des eaux prétraitées sur un lit bactérien. Différents fabricants proposent actuellement sur le marché des filières d'assainissement non collectif des eaux usées constituées par l'association d'une fosse septique ou fosse toutes eaux et d'un filtre com- pact monté en aval de cette fosse. Un tel filtre compact est constitué par une enceinte étanche destinée à être enterrée qui est réalisée en un matériau inerte vis-à-vis de la corrosion tel que par exemple le polyéthylène et comporte une tubulure d'entrée des effluents provenant de la fosse septique ou fosse toutes eaux et une tubulure de sortie des effluents traités. Cette enceinte renferme à sa partie interne un massif filtrant constitué par un support de biomasse aérobie en un matériau de surface développée importante ainsi que des moyens de répartition uniforme des effluents provenant de la tubulure d'entrée sur la surface supé- rieure du massif filtrant et un canal de drainage situé au-dessous du massif filtrant ; ce canal de drainage renferme des moyens de drainage permettant l'évacuation par la tubulure de sortie des effluents traités après percolation par gravité au travers du massif filtrant. Les filières d'assainissement du type susmentionné doivent, par ailleurs, obligatoirement être équipées de conduites de ventilation basses permettant l'introduction d'air frais à la partie interne de l'enceinte du filtre compact renfermant le massif filtrant et de conduites de ventilation secondaire hautes permettant l'extraction de l'air vicié et des gaz rejetés par ce massif. Il est à noter que, en fonction des dimensions et du nombre d'occupants de l'habitation devant être traitée le filtre compact peut être constitué par un seul ou par plusieurs modules de filtration identiques montés en parallèles. Il est actuellement proposé sur le marché des filtres com- pacts renfermant différents types de massifs filtrants, ce dans le cadre de filières d'assainissement normatives ou de filières d'assainissement dérogatoires. Ces massifs filtrants se distinguent toutefois par un coût relativement élevé ou par des performances d'épuration pouvant s'avérer insuffisantes. La présente invention a pour objet de proposer un filtre compact destiné à une filière d'assainissement non collectif des eaux usées dont le massif filtrant renferme un matériau jamais utilisé à ce jour dans ce but, disponible en grande quantité, donc peu onéreux et présen- tant parallèlement des performances de filtration totalement satisfai- santes. Selon l'invention, un tel filtre est caractérisé en ce que son massif filtrant renferme au moins une couche de coquilles de noisettes concassées. Les dimensions des morceaux de coquilles de noisette ainsi utilisées sont de préférence de 2 à 10 mm. L'utilisation de coquilles de noisettes concassées en tant que support de biomasse dans un filtre compact est d'autant plus avantageuse qu'il s'agit là d'un matériau qui était jusqu'à ce jour mis au rebut, et, donc dont l'invention permet la revalorisation. Comme il a déjà été indiqué, le filtre compact peut, sans pour cela sortir du cadre de l'invention être en réalité constitué par plusieurs modules de filtration identiques montés en parallèle, chacun de ces modules ayant en règle générale une surface de 4,1 m2 et un dimension- nement correspondant à une capacité de traitement de 6 équivalents habitants. Conformément à l'invention, le filtre compact peut avanta- geusement être associé à un auget monté en amont de celui-ci sur la tu- bulure d'entrée et permettant d'alimenter le massif filtrant par bâchées de façon à garantir une meilleure répartition des effluents à traiter sur l'ensemble de sa surface. Un tel auget est de préférence couplé à des rampes de ré- partition intégrées à l'enceinte du filtre compact et montées au-dessus du massif filtrant de façon à constituer les moyens de répartition des ef- fluents. Les effluents ainsi répartis s'écoulent ensuite au travers du massif filtrant de manière gravitaire. Au cours de leur traversée du massif filtrant, les matières en suspension non retenues au niveau de la fosse septique ou fosse toutes eaux sont éliminées par l'effet de filtration et la pollution organique est quant à elle dégradée par les bactéries aérobies fixées sur les coquilles de noisettes concassées. Selon une autre caractéristique de l'invention, le massif fil- trant renferme au moins deux couches de coquilles de noisettes concas- sées respectivement séparées par une nappe d'un complexe tridimensionnel obtenue par extrusion à partir d'un mono-filament et noyée dans ce massif filtrant. Une telle nappe d'un complexe tridimensionnel a pour fonc- tion de garantir une meilleure répartition des effluents à traiter sur toute la surface du massif filtrant. L'épaisseur de cette nappe, qui peut avantageusement être obtenue à partir d'un mono filament de polypropylène est quant à elle de préférence comprise entre 0,5 et 1,0 cm. Des tests réalisés en laboratoire ont permis d'établir que le nombre optimum de couches de coquilles de noisettes concassées renfermées dans le massif filtrant du filtre compact conforme à l'invention est égal à trois, c'est-à-dire une couche supérieure, une couche intermédiaire et une couche inférieure. Selon une autre caractéristique préférentielle de l'invention, la couche intermédiaire et la couche inférieure de coquilles de noisettes concassées sont séparées par une couche de ré-aération renfermant un bio-média en matière plastique ayant pour fonction de permettre d'enrichir les effluents à traiter en oxygène afin de favoriser le développe- ment des bactéries aérobies responsables du traitement. Un tel bio-média est avantageusement constitué par des éléments, par exemple des éléments annulaire ayant une grande surface spécifique notamment conditionnés en vrac dans des filets en matière plastique à larges mailles uniformément répartis sur la surface de la couche inférieure de coquilles de noisettes concassées. Les dimensions de ces éléments sont, par exemple, avantageusement de 10 à 45 mm. Selon une autre caractéristique de l'invention, une nappe du complexe tridimensionnel est de préférence interposée entre la couche intermédiaire de coquilles de noisettes concassées et la couche de ré-aération. Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, l'épaisseur des différentes couches constitutives du massif filtrant équi- pant le filtre compact conforme à l'invention est la suivante : - couche supérieure : 8 à 12 cm, - couche intermédiaire : 16 à 24 cm, - couche de ré-aération : 12 à 15 cm, et - couche inférieure : 25 à 35 cm. Selon une autre caractéristique de l'invention, un géotextile bidimensionnel est interposé entre la couche inférieure et le canal de drainage pour empêcher le colmatage des moyens de drainage par les matières en suspension. Un tel géotextile bidimensionnel peut avantageusement être réalisé en un matériau similaire à celui utilisé pour la réalisation du com- plexe tridimensionnel. Les effluents traités qui pénètrent dans la chambre d'aération après avoir traversé le géotextile sont récupérés par les moyens de drainage renfermés dans cette chambre et transitent alors par une boite de prélèvement/répartition ou le cas échéant par un poste de rele- vage avant leur rejet final vers le milieu hydraulique superficiel ou par infiltration dans le sol naturel. Lorsque le filtre compact comporte un poste de relevage, ce- lui-ci est classiquement équipé d'une armoire de commande (de préférence équipée d'un compteur horaire). Les caractéristiques du filtre compact qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe schématique transversale d'un tel filtre, - la figure 2 est une vue en perspective d'un exemple d'élément constitutif du bio-média. Selon la figure 1, le filtre compact est constitué par une en- ceinte étanche en polyéthylène 1 fermée par un couvercle 2 qui est destinée à être enterrée. L'enceinte étanche 1 renferme à sa partie interne un massif filtrant 4 comportant trois couches de coquilles de noisettes concassées constituant un support de biomasse aérobie à savoir une couche supérieure 41 ayant une épaisseur comprise entre 8 et 12 cm, une couche intermédiaire 42 ayant une épaisseur de 16 à 24 cm et une couche infé- rieure 43 ayant une épaisseur comprise entre 25 et 35 cm. L'enceinte 1 comporte une tubulure d'entrée 10 des effluents à traiter provenant d'une fosse septique ou fosse toutes eaux à sa partie supérieure comme schématisé par la flèche ainsi qu'une tubulure de sortie des effluents traités 11 à sa partie inférieure. La tubulure d'entrée 10 des effluents à traiter est reliée à une rampe 12 montée au-dessus du massif filtrant 4 de façon à permettre une répartition uniforme de ces effluents. L'enceinte étanche 1 est par ailleurs équipée à sa partie in- férieure d'un canal de drainage 5 situé au-dessous du massif filtrant 4 et renfermant des moyens de drainage non représentés qui permettent l'évacuation par la tubulure de sortie 11 des effluents traités après percolation par gravité au travers de ce massif filtrant 4. Selon la figure 1, la couche intermédiaire de coquilles de noisettes concassées 42 et la couche inférieure de coquilles de noisettes concassées 43 sont séparées par une couche de ré-aération 6 renfermant un bio-média en matière plastique 3 constitué par des éléments ayant une grande surface spécifique conditionnés en vrac dans des filets en matière plastique à larges mailles non représentés qui sont uniformément répartis sur la surface de la couche inférieure 43. L'épaisseur de cette couche de ré-aération est comprise entre 12 et 15 cm. Un exemple d'élément annulaire pouvant être constitutif du bio-média 3 est représenté sur la figure 2. Selon la figure 1, la couche supérieure 41 et la couche in- termédiaire 42 de coquilles de noisettes concassées d'une part et la couche intermédiaire de coquilles de noisettes concassées 42 et la couche de ré-aération 6 d'autre part sont séparées par une nappe d'un complexe tridimensionnel 7, 7' appliquée sur la totalité de la surface du massif filtrant et noyée dans les coquilles de noisettes concassées. Ce complexe tridimensionnel dont l'épaisseur est située dans la plage de 0,5 à 1,0 cm est obtenu par extrusion à partir d'un mono-filament de polypropylène. Un géotextile bidimensionnel 8 réalisé en un même maté- riau que le complexe tridimensionnel constitutif des nappes 7, 7' est in- terposé entre la couche inférieure de coquilles de noisettes concassées 43 et le canal de drainage 5 pour empêcher le colmatage des moyens de drainage par les matières en suspension. Selon la figure 1, l'enceinte est par ailleurs reliée à une conduite de ventilation basse 9 d'alimentation en air frais pénétrant dans le massif filtrant 4 et dont une branche 91 débouche dans la couche de ré- aération 6. L'enceinte 1 est également reliée à une conduite de ventila- tion secondaire haute 13 permettant l'évacuation de l'air vicié et des gaz qui pénètre elle-aussi dans le massif filtrant 4 et comporte une branche 131 débouchant dans la couche de ré-aération 6. NOMENCLATURE 1. Enceinte étanche 2. Couvercle 3. Bio-média 4. Massif filtrant 41. Couche supérieure 42. Couche intermédiaire 43. Couche inférieure 5. Canal de drainage 6. Couche de ré-aération 7. 7'. Nappe d'un complexe tridimensionnel 8. Géotextile bidimensionnel 9. Conduite de ventilation basse 91. Branche 10. Tubulure d'entrée 11. Tubulure de sortie 12. Rampe de répartition 13. Conduite de ventilation haute 131. Branche REVENDICATIONS1°) Filtre compact destiné à une filière d'assainissement non collectif des eaux usées constitué par une enceinte étanche (1) destinée à être enterrée et comportant une tubulure d'entrée (10) et une tubulure de sortie des ef- fluents (11), cette enceinte (1) étant équipée à sa partie interne d'un mas- sif filtrant (4) constitué par un support de biomasse aérobie en un matériau de surface développée importante, ainsi que de moyens de répartition uniforme des effluents (11) provenant de la tubulure d'entrée sur la surface supérieure du massif filtrant (4) et d'un canal de drainage 5) situé au- dessous du massif filtrant (4) et renfermant des moyens de drainage per- mettant l'évacuation par la tubulure de sortie des effluents (11) traités après percolation par gravité au travers du massif filtrant (4), caractérisé en ce que le massif filtrant (4) renferme au moins une couche de coquilles de noi- settes concassées. 2°) Filtre compact conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le massif filtrant (4) renferme au moins deux couches de coquilles de noi- settes concassées respectivement séparées par une nappe d'un complexe tridimensionnel (7, 7') obtenu par extrusion à partir d'un mono-filament noyée dans ce massif filtrant (4). 3°) Filtre compact conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le massif filtrant (4) renferme trois couches de coquilles de noisettes concassées, à savoir une couche supérieure (41), une couche intermédiaire (42) et une couche inférieure (43). 4°) Filtre compact conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que la couche intermédiaire (42) et la couche inférieure (43) sont séparées par une couche de ré-aération (6) renfermant un bio-média en matière plastique.5°) Filtre compact conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que le complexe tridimensionnel est obtenu à partir d'un mono-filament de po- lypropylène. 6°) Filtre compact conforme à l'une quelconque des revendications 2 et 5, caractérisé en ce que la nappe du complexe tridimensionnel (7, 7') a une épaisseur comprise entre 0,5 et 1,0 cm. 7°) Filtre compact conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu' un géotextile bidimensionnel (8) est interposé entre la couche inférieure (43) et la couche d'aération (6) pour empêcher le colmatage des moyens de drainage par les matières en suspension. 8°) Filtre compact conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que le bio-média en matière plastique (3) est constitué par des éléments ayant une grande surface spécifique notamment conditionnés en vrac dans des filets uniformément répartis sur la surface de la couche inférieure (43). 9°) Filtre compact conforme à l'une quelconque des revendications 4 et 8, caractérisé en ce qu' une nappe du complexe tridimensionnel (7, 7') est interposée entre la couche intermédiaire (42) et la couche de ré-aération (6). 10°) Filtre compact conforme à l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que l'épaisseur des différentes couches est la suivante : - couche supérieure : 8 à 12 cm, - couche intermédiaire : 16 à 24 cm, - couche de ré-aération : 12 à 15 cm, et - couche inférieure : 25 à 35 cm.