Brevet FR3036394A1 — publié le 20161125

La présente invention s'inscrit dans le domaine de l'épuration biologique des eaux usées, notamment des eaux usées dites domestiques, issues des immeubles ou parties d'immeubles non raccordés à un réseau public de collecte des eaux usées. Plus particulièrement, la présente invention concerne un dispositif pour l'évaluation de la capacité d'un matériau solide à constituer un milieu filtrant support de biomasse épuratrice aérobie pour l'épuration d'eaux usées, ainsi qu'un procédé pour une telle évaluation, mettant en oeuvre un tel dispositif. Les habitations n'ayant pas accès à un réseau public de collecte des eaux usées, plus communément nommé tout-à-l'égout, doivent être équipées d'une installation d'assainissement qui leur est propre. On parle alors d'installations d'assainissement non collectif, qui sont définies par la réglementation française comme étant « toute installation d'assainissement assurant la collecte, le transport, le traitement et l'évacuation des eaux usées domestiques ou assimilées au titre de l'article R. 214-5 du code de l'environnement des immeubles ou parties d'immeubles non raccordés à un réseau public de collecte des eaux usées ». Il a été développé par l'art antérieur différents types d'installations d'assainissement non collectif. Parmi ces types d'installations, figurent en particulier les massifs filtrants, également dits filtres compacts, qui constituent un système de filtration biologique mettant en oeuvre un milieu solide poreux, notamment formé de matériau granulaire, dit milieu filtrant, colonisé par une biomasse riche en bactéries aérobies épuratrices, et à travers lequel transitent les eaux usées à traiter. Durant leur parcours au sein du filtre, les eaux usées sont débarrassées par filtration des matières qui s'y trouvent en suspension, et les impuretés organiques qui y sont contenues subissent une transformation biologique par les bactéries présentes au sein du milieu filtrant. Le développement bactérien dans le milieu filtrant s'effectue naturellement grâce aux micro-organismes, majoritairement des bactéries, présents dans les eaux usées à épurer. 3036394 2 De telles installations d'assainissement non collectif comportent, en général, une cuve contenant le milieu filtrant et un système de répartition de l'effluent dans cette cuve. L'alimentation en eaux usées est séquentielle, ce qui permet, après ruissellement d'une masse d'eau sur le milieu, une phase 5 d'aération naturelle. Plusieurs types de matériaux solides peuvent être mis en oeuvre pour former les milieux filtrants des installations d'assainissement non collectif. On peut citer par exemple les matériaux de type minéral, tels que la zéolithe ou la laine de roche, les matériaux de type synthétique, tels que des géotextiles, ou 10 encore les matériaux de type organique, tels que les copeaux de coco. Les matériaux de type organique, plus précisément les matériaux d'origine végétale, présentent un intérêt tout particulier, car leur mise en oeuvre s'inscrit dans une stratégie plus globale de valorisation des ressources renouvelables. Ainsi, il s'avèrerait tout à fait avantageux, d'un point de vue tant 15 économique qu'écologique, de pouvoir mettre en oeuvre, pour constituer les milieux filtrants au sein des installations d'assainissement non collectif, des déchets solides issus de l'agriculture, et mieux encore issus de l'agriculture locale, de sorte à limiter le transport des déchets de leur lieu de production à leur lieu d'utilisation. Tous les matériaux d'origine végétale ne possèdent 20 cependant pas les propriétés adéquates pour constituer des milieux filtrants à capacité épuratoire satisfaisant les exigences sanitaires et réglementaires en vigueur. La présente invention vise à fournir des moyens permettant d'évaluer, à l'échelle du laboratoire, pour un matériau solide donné, en particulier un 25 matériau d'origine végétale, s'il présente ou non la capacité de former un milieu filtrant de propriétés adéquates pour assurer l'épuration des eaux usées au sein d'une installation d'assainissement non collectif, c'est-à-dire la capacité de former un milieu filtrant présentant un haut niveau d'épuration en conditions réelles d'utilisation. 30 Un objectif particulier de l'invention est que cette évaluation puisse être effectuée de manière fiable, facilement et à un coût réduit. 3036394 3 A cet effet, selon un premier aspect, il est proposé par la présente invention un dispositif pour l'évaluation, à l'échelle du laboratoire, de la capacité d'un matériau solide apte à former une couche poreuse, notamment un matériau solide d'origine végétale, à constituer un milieu filtrant support de 5 biomasse épuratrice aérobie pour l'épuration d'eaux usées. Ce dispositif comporte : - un réacteur, du type à flux descendant, comportant une chambre supérieure destinée à recevoir le matériau solide et une chambre inférieure, la chambre supérieure et la chambre inférieure étant séparées l'une de l'autre par 10 une cloison de séparation perforée ; - des moyens de circulation d'air entre l'atmosphère extérieure au réacteur et la chambre inférieure, comportant un tube creux, dit tube central, délimité par une paroi périphérique et s'étendant, depuis une première extrémité, dite extrémité supérieure, débouchant au-dessus de la chambre 15 supérieure, à travers la chambre supérieure, jusqu'à la chambre inférieure, ce tube présentant au moins une ouverture dans la chambre inférieure et étant disposé sensiblement au centre du réacteur ; - des moyens d'introduction d'influent dans une partie supérieure de la chambre supérieure ; 20 - et des moyens de prélèvement d'effluent dans la chambre inférieure. Dans l'expression « matériau solide », on englobe dans la présente description aussi bien un seul et même matériau, qu'un mélange de plusieurs matériaux, en vrac ou sous forme d'un ensemble de couches distinctes de différents matériaux empilées les unes sur les autres. 25 Les perforations formées dans la cloison perforée sont en particulier configurées de telle sorte qu'elles sont aptes à confiner le matériau solide dans la chambre supérieure, en interdisant son passage dans la chambre inférieure. Selon un autre aspect, la présente invention concerne un procédé d'évaluation, à l'échelle du laboratoire, de la capacité d'un matériau solide apte 30 à former une couche poreuse, de préférence un matériau solide granulaire, à 3036394 4 constituer un milieu filtrant support de biomasse épuratrice aérobie pour l'épuration d'eaux usées, au moyen d'un dispositif selon l'invention. Ce procédé comprend : - le remplissage de la chambre supérieure du réacteur avec le 5 matériau solide, - une première phase d'alimentation, par les moyens d'introduction d'influent dans la partie supérieure de la chambre supérieure du réacteur, de cette chambre supérieure par une solution polluante, selon un premier profil d'alimentation discontinu prédéterminé, cette première phase présentant une 10 durée suffisante pour permettre le développement de biomasse épuratrice au sein du matériau solide et l'obtention d'un régime permanent, - une deuxième phase d'alimentation, également par les moyens d'introduction d'influent dans la partie supérieure de la chambre supérieure du réacteur, de cette chambre supérieure par une solution polluante, de 15 préférence la même solution polluante que celle utilisée pour la première phase d'alimentation, selon un deuxième profil d'alimentation discontinu prédéterminé, de préférence sensiblement identique au premier profil d'alimentation, - le prélèvement d'un échantillon d'effluent dans la chambre inférieure 20 du réacteur au cours de la deuxième phase d'alimentation, par les moyens de prélèvement d'effluent dans ladite chambre inférieure, - l'analyse de l'échantillon d'effluent ainsi prélevé pour les paramètres physico-chimiques suivants : demande biologique en oxygène à 5 jours (DBO5), teneur en matières en suspension (MES), et au moins un paramètre 25 choisi parmi la teneur en ions ammonium (NH4±) et la teneur en ions nitrates (NO3-), de préférence ces deux derniers paramètres ; - et la comparaison, pour chacun de ces paramètres physico-chimiques, du résultat d'analyse obtenu avec une plage de valeurs prédéterminée indicative d'un niveau d'épuration souhaité, un résultat 30 d'analyse inclus dans cette plage de valeurs prédéterminée étant indicatif d'un 3036394 5 matériau solide apte à constituer un milieu filtrant support de biomasse épuratrice pour l'épuration d'eaux usées en ce qui concerne ledit paramètre. Au contraire, un résultat d'analyse en dehors de la plage de valeurs prédéterminée pour être indicative du niveau d'épuration souhaité témoigne 5 d'un matériau solide ne présentant pas, pour ledit paramètre, la capacité de former un milieu filtrant adéquat pour une mise en oeuvre au sein d'une installation d'assainissement non collectif. Selon l'invention, un matériau pour lequel, pour au moins un desdits paramètres, le résultat d'analyse n'est pas inclus dans la plage de valeurs 10 prédéterminée associée, n'est pas susceptible de constituer un milieu filtrant support de biomasse épuratrice aérobie satisfaisant pour l'épuration d'eaux usées. Préférentiellement, les étapes d'analyse de l'échantillon d'effluent et de comparaison avec une plage de valeurs prédéterminée indicative d'un 15 niveau d'épuration souhaité sont réalisées également pour au moins un, de préférence au moins deux, et préférentiellement l'ensemble, des paramètres physico-chimiques suivants : demande chimique en oxygène (DCO), pH et teneur en azote total (NT). En particulier, l'évaluation de la teneur totale en azote (NT) permet 20 avantageusement de vérifier l'avancement des réactions de nitrification et de dénitrification se produisant dans le milieu filtrant. Un pH compris entre 5,5 et 8,5 est indicatif d'un niveau épuratoire compatible avec le rejet de l'effluent dans le milieu naturel. L'évaluation de la teneur en nitrates (NO3-) permet quant à elle 25 notamment de vérifier que la nitrification a bien lieu au sein du milieu filtrant, ce qui est révélé par une augmentation de la valeur mesurée pour l'effluent obtenu en sortie du réacteur, par rapport à la valeur connue ou mesurée pour la solution polluante alimentant le réacteur. La teneur en ions ammonium (NH4+) permet également de vérifier que la nitrification s'opère correctement, si sa 30 valeur diminue entre la valeur connue ou mesurée pour la solution polluante 3036394 6 alimentant le réacteur, et la valeur mesurée pour l'effluent en sortie du réacteur. Le procédé selon l'invention peut en outre comprendre l'analyse de l'échantillon d'effluent prélevé à l'issue de ladite deuxième phase d'alimentation 5 pour les paramètres microbiologiques suivants : concentration en microorganismes entérocoques et concentration en Escherichia coli ; et la comparaison, pour chacun de ces paramètres microbiologiques, du résultat d'analyse obtenu avec une plage de valeurs prédéterminée indicative d'un niveau d'épuration souhaité, un résultat d'analyse inclus dans ladite plage de 10 valeurs prédéterminée étant indicatif d'un matériau solide apte à constituer un milieu filtrant support de biomasse épuratrice pour l'épuration d'eaux usées en ce qui concerne ledit paramètre. Les étapes de prélèvement et d'analyse puis de comparaison sont en outre de préférence réalisées à plusieurs reprises échelonnées dans le temps, 15 de sorte à permettre un suivi de l'évolution des paramètres visés au cours du temps. Le dispositif et le procédé selon l'invention permettent avantageusement, à l'échelle du laboratoire, de déterminer si un matériau solide donné présente ou non les caractéristiques qui lui permettront de former 20 un milieu filtrant qui présentera, mis en oeuvre en conditions réelles au sein d'une installation d'assainissement non collectif, une capacité épuratoire satisfaisante, et notamment conforme aux réglementations en vigueur. En particulier, le tube creux s'étendant dans le réacteur, sensiblement au centre de ce dernier, et présentant une ouverture dans la chambre 25 inférieure, permet à l'air de circuler, depuis l'atmosphère extérieure au réacteur jusqu'à l'intérieur de la chambre inférieure, puis, de là, par les perforations de la cloison perforée, jusqu'à la zone inférieure du milieu formé par le matériau solide dans la chambre supérieure. Une telle circulation d'air assure avantageusement une bonne aération du milieu solide contenu dans la 30 chambre inférieure, et augmente de ce fait la fiabilité de l'évaluation de la capacité du matériau solide à constituer un milieu filtrant pour installation 3036394 7 d'assainissement non collectif. Cette fiabilité est d'autant plus importante que la position centrale du tube dans le réacteur facilite en outre une répartition uniforme du matériau solide dans tout le volume restant libre de la chambre supérieure. 5 Il est du ressort de l'homme du métier de déterminer, en fonction du niveau d'épuration des eaux usées qu'il souhaite obtenir, ce niveau étant notamment dicté par la réglementation en vigueur au moment de la mise en oeuvre de l'invention, et par le type d'usage auquel l'effluent obtenu en sortie du réacteur est destiné, quels paramètres exacts il s'avère pertinent d'analyser, 10 parmi ceux listés ci-avant, et, pour chacun de ces paramètres, dans quelle plage de valeurs prédéterminée la valeur du résultat d'analyse obtenu devrait se trouver pour être indicative du niveau épuratoire souhaité. Ces plages de valeurs peuvent notamment être établies, pour certains paramètres, en fonction des normes et règlements en vigueur au moment du 15 test. Pour d'autres paramètres, notamment pour la teneur en ions nitrates et pour la teneur en ions ammonium, elles peuvent autrement être établies par comparaison avec la valeur du paramètre connue ou mesurée pour la solution polluante introduite dans le réacteur. Le procédé selon l'invention comprend 20 alors une étape de comparaison, pour le paramètre concerné, de la valeur mesurée pour l'effluent en sortie du réacteur, à la valeur connue ou mesurée pour la solution polluante introduite dans le réacteur, cette dernière valeur constituant la borne inférieure ou supérieure de la plage de valeurs avec laquelle le résultat d'analyse est comparé, afin de déterminer si le matériau 25 solide est ou non apte à constituer un milieu filtrant satisfaisant pour l'épuration des eaux usées. Une plage de valeur prédéterminée peut en outre évoluer au cours du temps, et être définie par la valeur obtenue pour le prélèvement précédent, dans le cas d'un procédé comprenant plusieurs étapes de prélèvement d'un 30 échantillon d'effluent à différents intervalles dans le temps. 3036394 8 Les plages de valeur prédéterminées peuvent être définies par deux bornes, ou par une seule borne. Concernant les paramètres physico-chimiques, le procédé selon l'invention comprend en outre de préférence l'analyse d'au moins un, de 5 préférence au moins deux, et de préférence encore l'ensemble, des paramètres suivants : - la conductivité, - la turbidité, - la teneur totale en phosphore. 10 Le suivi des variations de turbidité permet notamment avantageusement d'identifier des problèmes éventuels de fonctionnement tel qu'un colmatage ou un relargage. Concernant les paramètres microbiologiques, le procédé selon l'invention comprend également de préférence l'analyse d'au moins un, de 15 préférence plusieurs, et de préférence encore l'ensemble, des paramètres suivants : - la concentration en bactéries coliformes, - la concentration en microorganismes revivifiables à 22 °C et 36 °C. Chacun de ces paramètres, tout comme la concentration en 20 Escherichia coli et la concentration en entérocoques, peut être analysé selon toute méthode d'analyse classique en elle-même pour l'homme du métier. La solution polluante mise en oeuvre est de préférence de composition connue. Préférentiellement, il s'agit d'une solution de synthèse, représentative d'une eau usée. Là encore, il entre dans les compétences de l'homme du 25 métier de savoir déterminer la composition de cette solution polluante de synthèse en fonction du type d'habitation pour lequel le matériau solide est destiné à être mis en oeuvre, au sein d'une installation d'assainissement non collectif. Par « première phase d'alimentation présentant une durée suffisante 3036394 9 pour permettre le développement de biomasse épuratrice au sein du matériau solide et l'obtention d'un régime permanent », on entend dans la présente description que la durée de la première phase d'alimentation est suffisante pour obtenir la stabilisation de l'évolution des paramètres physico-chimiques 5 DBO5 et MES mesurés pour l'effluent en sortie du réacteur. Il entre dans les compétences de l'homme du métier de déterminer cette durée, notamment par l'expérience, par analyse de prélèvements réalisés sur l'effluent prélevé dans la chambre inférieure du réacteur, la stabilisation d'au moins un paramètre physico-chimique parmi les MES et DBO5 étant indicative de l'obtention d'un 10 régime permanent. Autrement, l'homme du métier peut déterminer cette durée de manière théorique, en fonction du profil d'alimentation discontinu particulier qu'il aura choisi. Ce profil d'alimentation est notamment défini par la fréquence d'introduction de solution polluante dans le réacteur et la quantité de solution introduite à chaque bâchée. Par exemple, la première phase d'alimentation 15 peut présenter une durée comprise entre quatre et huit semaines, notamment être égale à environ six semaines. A l'issue de cette première phase d'alimentation, une quantité de biomasse s'est naturellement développée au sein du milieu formé dans la chambre supérieure du réacteur. La solution polluante qui s'écoule dans cette 20 dernière, à travers le milieu filtrant formé par le matériau solide, est alors soumise à un niveau d'épuration plus ou moins élevé en fonction des propriétés du matériau solide. La détermination de la durée de la deuxième phase d'alimentation entre dans les compétences de l'homme du métier, en fonction de la législation 25 en cours. Elle peut s'élever jusqu'à plusieurs mois. Elle est de préférence supérieure ou égale à 40 semaines, par exemple d'environ 40 semaines. Le procédé selon l'invention peut comprendre, durant cette deuxième phase d'alimentation, plusieurs étapes de prélèvement d'un échantillon d'effluent dans la chambre inférieure du réacteur, à intervalles de temps 30 pouvant être réguliers ou irréguliers, et d'analyse de ces échantillons. Dans des modes de mise en oeuvre particuliers de l'invention, le 3036394 10 procédé d'évaluation comprend, à l'issue de la deuxième phase d'alimentation, une étape de mesure de la teneur en oxygène au sein du matériau solide contenu dans la chambre supérieure du réacteur, en différents points de la hauteur de cette chambre supérieure. L'obtention d'au moins une valeur 5 inférieure à 15 % d'oxygène, mesurée à l'aide d'un capteur électrochimique, est indicative de l'inaptitude dudit matériau solide à constituer un milieu filtrant support de biomasse épuratrice pour l'épuration d'eaux usées, car insuffisante pour assurer l'occurrence de réactions de nitrification en milieu aérobie dans le milieu filtrant. 10 Le matériau solide est un matériau apte à former une couche poreuse. Il s'agit de préférence d'un matériau granulaire. Préférentiellement, le matériau solide est un matériau d'origine végétale. Selon des modes de réalisation particuliers, le dispositif selon 15 l'invention répond en outre aux caractéristiques suivantes, mises en oeuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes. Dans des modes de réalisation particuliers de l'invention, la partie de la paroi périphérique du tube disposée dans la chambre inférieure est percée d'au moins un orifice traversant, de préférence d'une pluralité d'orifices 20 traversants. Une telle configuration du tube assure avantageusement une aération optimale du matériau solide contenu dans la chambre supérieure du réacteur. Dans des modes de réalisation particuliers de l'invention, les moyens d'introduction d'influent dans la partie supérieure de la chambre supérieure du 25 réacteur comportent un auget basculant, assurant une alimentation par bâchées du réacteur, représentative du type d'alimentation en eaux usées des milieux filtrants des installations d'assainissement non collectif. Cet auget est de préférence du type bidirectionnel, de sorte à pouvoir alimenter alternativement deux réacteurs différents. 30 Préférentiellement, l'auget basculant comporte une pluralité de 3036394 11 compartiments, par exemple trois compartiments, délimités les uns par rapport aux autres par des parois sensiblement perpendiculaires à un axe autour duquel l'auget basculant est apte à basculer. Une telle caractéristique assure avantageusement une répartition plus homogène de l'influent déversé par 5 l'auget basculant dans la chambre supérieure. Les moyens d'introduction d'influent dans une partie supérieure de la chambre supérieure comportent en outre de préférence des moyens de répartition dudit influent dans différentes zones de la surface supérieure de la chambre supérieure. Ces moyens de répartition peuvent par exemple 10 comporter une plaque dite de répartition disposée au-dessus de la chambre supérieure, et dans laquelle sont creusées une pluralité de rainures s'étendant sensiblement selon la direction d'écoulement de l'influent depuis les moyens d'introduction d'influent dans la partie supérieure de la chambre supérieure. Chacune de ces rainures est percée dans son fond d'au moins un, de 15 préférence deux, orifices traversants, pour permettre l'écoulement de l'influent dans la chambre supérieure. Dans des modes de réalisation particuliers de l'invention, le réacteur est cylindrique, et le tube est de préférence également cylindrique, le réacteur et le tube étant alors préférentiellement sensiblement concentriques. 20 Le dispositif selon l'invention, répondant aux caractéristiques ci- dessus, est avantageusement facile à utiliser, tout en présentant une constitution simple, et un coût de revient et de mise en oeuvre limité. Dans des modes de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le dispositif comporte une pluralité de réacteurs et des moyens 25 d'introduction d'influent, alternativement, dans la partie supérieure de la chambre supérieure de chacun de ces réacteurs. En particulier, les réacteurs peuvent être associés deux par deux à un auget basculant bidirectionnel. Une telle configuration du dispositif selon l'invention permet d'évaluer simultanément plusieurs matériaux solides pour leur capacité à former un 30 milieu filtrant pour installation d'assainissement non collectif, par des moyens matériels communs. 3036394 12 Selon un autre aspect, la présente invention concerne un matériau solide granulaire apte à former un milieu filtrant support de biomasse épuratrice pour l'épuration d'eaux usées entrant dans la constitution d'une installation d'assainissement non collectif. Ce matériau comporte une couche inférieure à 5 base de grignons d'olive, et une couche supérieure à base de chènevotte, partie ligneuse du chanvre qui subsiste après qu'on a enlevé la filasse. Préférentiellement, le rapport d'épaisseur entre la couche inférieure et la couche supérieure est compris entre environ 0,3 et 1,5, et de préférence compris entre 0,5 et 1. La couche inférieure assure avantageusement une 10 bonne tenue mécanique au milieu, alors que la couche supérieure confère au milieu formé sa bonne capacité épuratoire. A titre d'exemple, le rapport d'épaisseur entre la couche inférieure et la couche supérieure est sensiblement égal à 1. L'invention concerne également une installation d'assainissement non 15 collectif comportant un milieu filtrant formé d'une couche inférieure à base de grignons d'olive et d'une couche supérieure à base de chènevotte. Ce milieu peut répondre à l'une ou plusieurs des caractéristiques ci-avant. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière des exemples ci-après, fournis à simple titre illustratif et 20 nullement limitatifs de l'invention, avec l'appui des figures 1 à 12, dans lesquelles : - la figure 1 représente de manière schématique un réacteur entrant dans la constitution d'un dispositif d'évaluation de la capacité d'un matériau solide à constituer un milieu filtrant pour l'épuration d'eaux usées, selon un 25 mode de réalisation particulier de l'invention ; - la figure 2a montre, en coupe selon un plan transversal, un auget basculant entrant dans la constitution d'un dispositif selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; - la figure 2b représente, en vue de face, l'auget basculant de la 30 figure 2a ; 3036394 13 - la figure 2c représente, en vue de dessus, l'auget basculant de la figure 2a ; - la figure 3 montre, en vue de dessus, une plaque de répartition d'un dispositif selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; 5 - la figure 4 représente un système de préparation de solution polluante entrant dans la constitution d'un dispositif selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; - la figure 5 montre un dispositif selon l'invention, comportant une pluralité de réacteurs ; 10 - la figure 6 montre une vue en coupe transversale de la chambre supérieure du réacteur d'un dispositif selon l'invention, illustrant les zones de mesure de la teneur en oxygène dans le matériau solide qui y est contenu ; - la figure 7 montre des images relevées en plusieurs points de la hauteur de la chambre supérieure d'un dispositif selon l'invention, contenant un 15 mélange de chènevotte et de grignons d'olive (CHTGO) en tant que matériau solide, après 40 semaines de deuxième phase d'alimentation d'un procédé selon un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, ces images illustrant la colonisation du milieu par la biomasse le long de cette hauteur ; - la figure 8 montre des images relevées en plusieurs points de la 20 hauteur de la chambre supérieure d'un dispositif selon l'invention, contenant une couche de chènevotte (CHT) superposée à une couche de grignons d'olive (GO), en tant que matériau solide, après 40 semaines de deuxième phase d'alimentation d'un procédé selon un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, ces images illustrant la colonisation du milieu par la biomasse le 25 long de cette hauteur ; - la figure 9 montre un graphe illustrant l'évolution de la teneur en oxygène (02) et de la teneur en dioxyde de carbone (CO2) sur la hauteur de la chambre supérieure d'un dispositif selon l'invention, contenant un mélange de chènevotte et de grignons d'olive (CHTGO) en tant que matériau solide, après 30 40 semaines de deuxième phase d'alimentation d'un procédé selon un mode 3036394 14 de mise en oeuvre particulier de l'invention ; - la figure 10 montre un graphe illustrant l'évolution de la teneur en oxygène (02) et de la teneur en dioxyde de carbone (CO2) sur la hauteur de la chambre supérieure d'un dispositif selon l'invention, contenant une couche de 5 chènevotte (CHT) superposée à une couche de grignons d'olive (GO), en tant que matériau solide, après 40 semaines de deuxième phase d'alimentation d'un procédé selon un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention ; - la figure 11 représente de manière schématique une installation d'assainissement non collectif contenant un milieu filtrant formé d'une couche 10 inférieure à base de grignons d'olive et d'une couche supérieure à base de chènevotte ; - et la figure 12 montre des images relevées en plusieurs points de la hauteur du milieu filtrant de l'installation de la figure 11, ces images illustrant la colonisation du milieu par la biomasse le long de cette hauteur, après 35 15 semaines d'utilisation pour l'épuration des eaux usées provenant d'une habitation. A/ Dispositif selon l'invention Les figures 1 à 5 représentent différents éléments pouvant entrer dans la constitution d'un dispositif selon l'invention, d'évaluation de la capacité d'un 20 matériau solide à former un milieu filtrant support de biomasse épuratrice aérobie, pour l'épuration d'eaux usées avec des performances d'épuration élevées et conformes à un niveau d'épuration souhaité. Le dispositif selon l'invention comporte un réacteur 20, représenté sur la figure 1, comportant une chambre supérieure 21, destinée à recevoir le 25 matériau solide dont les propriétés sont à évaluer, et une chambre inférieure 22. La chambre supérieure 21 et la chambre inférieure 22 sont séparées l'une de l'autre par une cloison de séparation 23, qui est fixée dans le réacteur au moyen d'un joint circulaire. Cette cloison 23 est percée d'une pluralité de perforations 24, qui sont de taille suffisamment faible pour ne pas laisser le 30 matériau solide contenu dans la chambre supérieure 21 s'échapper dans la 3036394 15 chambre inférieure 22, mais suffisamment importante pour laisser un fluide s'écouler librement à travers la cloison 23. Le réacteur 20 présente par exemple une forme cylindrique. En son intérieur, s'étend un tube central 25, de préférence de forme 5 également cylindrique et concentrique avec le réacteur 20. Ce tube central 25 débouche à une extrémité supérieure 251, par une ouverture terminale 252, au-dessus de la chambre supérieure 21. Il s'étend depuis cette extrémité supérieure 251, à travers la chambre supérieure 21, à travers la cloison de séparation 23 qui est percée d'une fenêtre à cet effet, et à 10 travers la chambre inférieure 22, jusqu'à une paroi de fond 221 de cette dernière. Le tube central 25 peut être ouvert à son extrémité inférieure, opposée à ladite extrémité supérieure 251, cette ouverture étant alors disposée sous la chambre inférieure 22. Le tube central 25 est défini par une paroi périphérique 253. Dans sa 15 partie disposée dans la chambre inférieure 22, cette paroi périphérique 253 est percée d'une pluralité d'orifices traversants 254, qui assurent une circulation de l'air entre l'intérieur du tube central 25 et la chambre inférieure 22. A titre d'exemple nullement limitatif de l'invention, le réacteur peut être réalisé en chlorure de polyvinyle (PVC) transparent, ce qui présente 20 notamment l'avantage de permettre de visualiser les phénomènes se produisant en son intérieur. Le dispositif comporte en outre des moyens de prélèvement d'effluent dans la chambre inférieure 22, comportant un orifice 222 ménagé dans la paroi de fond 221 de la chambre inférieure 22. 25 Le dispositif comporte également des moyens d'introduction d'influent dans une partie supérieure de la chambre supérieure 21. Ces moyens d'introduction peuvent par exemple comporter un auget basculant 26, permettant une alimentation par bâchée, dont un exemple de réalisation est montré sur la figure 2a. Cet auget 26 est apte à basculer autour d'un axe de 30 basculement 27, entre une position de remplissage par l'influent et une position 3036394 16 de déversement de l'influent dans le réacteur 20. L'auget basculant 26 est préférentiellement du type bidirectionnel, c'est-à-dire qu'il comporte deux bacs 261, 262 disposés de part et d'autre de l'axe de basculement 27, si bien que lorsqu'un des bacs se trouve en position de remplissage, l'autre se trouve en 5 position de déversement, et vice versa. L'auget basculant 26 est disposé dans le dispositif de façon telle que chacun des bacs 261, 262 soit apte à alimenter en influent un réacteur 20, 20' différent. Le volume interne d'influent que chacun des bacs 261, 262 est apte à déverser dans le réacteur 20, 20' associé est réglable, au moyen d'une vis de 10 réglage 264, 263, qui détermine la hauteur de relevage du bac 261, 262 opposé, et donc le volume d'influent que ce bac est capable de recevoir avant de basculer dans la position de déversement. Afin que le volume d'influent déversé dans le réacteur 20 par l'auget basculant 26 soit réparti le plus uniformément possible sur la surface 15 supérieure de la chambre supérieure 21, chaque bac 261, 262 est divisé en trois compartiments 265, illustrés sur les figures 2b et 2c, par des parois 266 s'étendant sensiblement perpendiculairement à l'axe de basculement 27 de l'auget 26. Cette configuration assure avantageusement que le volume d'influent ne se concentre pas au centre de l'auget 26 lors du basculement, et 20 qu'il soit au contraire réparti en trois flux distincts. Le dispositif comporte en outre une plaque 28 de répartition de l'influent déversé par l'auget basculant 26 en différentes zones de la surface supérieure de la chambre supérieure 21. Cette plaque de répartition 28, dont un exemple de réalisation est montré sur la figure 3, se dispose en haut du 25 réacteur 20, au-dessus de la chambre supérieure 21. La plaque de répartition 28 est percée en son centre d'une fenêtre centrale 281 pour le passage à son travers du tube central 25. Une pluralité de rainures 282 sont creusées sur sa surface, de part et d'autre de cette fenêtre centrale 281. A titre d'exemple, douze rainures 282 de 4 mm de large chacune 30 sont ainsi creusées. 3036394 17 Afin d'éviter un ruissellement trop important de l'eau le long du tube central 25 et pour pouvoir distribuer de l'influent derrière ce tube, deux rainures 283 sont disposées de sorte à longer la fenêtre centrale 281. Ces deux rainures 283 se rejoignent derrière cette fenêtre centrale 281 en une rainure 5 284 deux fois plus large, afin de mieux répartir l'influent. Chaque rainure 282, 283, 284 est par exemple profonde de 3 mm. Chaque rainure 282, 283, 284 est en outre percée dans son fond d'une pluralité d'orifices traversants 285, par exemple de deux orifices traversants 285. Chacun de ces orifices présente de préférence une largeur 10 sensiblement égale à celle de la rainure, et, par exemple, une longueur de 1 cm environ. Ces rainures 282, 283, 284 et orifices traversants 285 associés permettent avantageusement de distribuer l'influent sur toute la surface supérieure de la chambre supérieure 21, et donc du lit de matériau solide que 15 cette chambre est destinée à recevoir. Le dispositif peut en outre comporter un système de préparation de solution polluante à déverser, en tant qu'influent, dans la chambre supérieure 21 du réacteur 20 contenant le matériau solide à évaluer. Un exemple de tel système est représenté sur la figure 4. 20 La solution polluante est de préférence une solution artificielle, présentant des concentrations en polluants du même ordre de grandeur que celles retrouvées en sortie de fosses toutes eaux sur les installations d'assainissement non collectif. De façon à avoir accès à une quantité importante et une qualité 25 quasiment stable de solution polluante, cette dernière est préférentiellement fabriquée en deux étapes : élaboration d'une solution mère concentrée, puis mélange à façon d'un volume de cette solution mère et d'eau de ville, pour obtenir la concentration à traiter visée. Le mélange à façon se fait par un système de chasse d'eau avec un 30 apport constant, dans une cuve 29, d'eau de ville 30, apportée par une 3036394 18 canalisation 301, et de solution polluante mère 31, apportée par une canalisation 311. La cuve 29, appelée cuve d'alimentation, est équipée d'une sonde de niveau. Des consignes de niveau haut et bas permettent de déclencher l'apport en eau de ville 30 et l'apport en solution polluante mère 31. 5 Pour une cuve 29 de 10 L, le niveau bas de la cuve d'alimentation est par exemple fixé à 2 L de remplissage, et le niveau haut à 8 L. Le mélange liquide 32 contenu dans la cuve 29 est agité en permanence par un agitateur mécanique 33. La solution polluante 32 ainsi obtenue dans la cuve 29 peut être 10 acheminée vers le ou les augets basculants 26 par des canalisations 34, au moyen de pompes péristaltiques 35, comme montré sur la figure 5. Sur cette figure, les augets basculants 26, de type bidirectionnel, sont symbolisés par des parenthèses associant chacune deux réacteurs 20, 20' conformes à l'invention. Le dispositif comporte une pluralité de paires de réacteurs 20, 20', 15 pouvant être alimentées alternativement par la même solution polluante 32, depuis la même cuve d'alimentation 29. Afin de pouvoir faire varier facilement la concentration en polluants de la solution déversée dans les réacteurs 20, le dispositif selon l'invention peut en outre comporter, comme montré à gauche sur la figure 5, un réservoir d'eau 20 claire 36 dont le contenu peut également être distribué dans les augets basculants 26, via une canalisation 37 et au moyen d'une pompe péristaltique 38, de sorte à y diluer la solution polluante 32. Un tel mode de réalisation confère avantageusement au dispositif une grande adaptabilité, puisqu'il permet de faire varier facilement le degré de dilution de l'influent alimentant 25 chaque réacteur 20, en fonction des besoins spécifiques de l'expérimentation. B/ Exemples de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention Un procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre en laboratoire de la façon suivante, au moyen du dispositif décrit ci-avant. A titre d'illustration, il 30 est décrit ci-après la mise en oeuvre du procédé pour l'évaluation de la capacité 3036394 19 épuratoire de deux matériaux solides particuliers : un mélange de chènevotte et de grignons d'olive (CHTGO) et un matériau bicouches (CHT/GO) composé d'une couche inférieure de grignons d'olive (GO) et une couche supérieure de chènevotte (CHT). Les grignons d'olive sont des sous-produits du processus 5 d'extraction de l'huile d'olive (résidu solide), qui ont été broyés lors de leur passage dans le moulin à pression, puis séparés de la pulpe d'olive et séchés à 90 °C. Leur granulométrie moyenne est d'environ g5 mm. La chènevotte mise en oeuvre, partie centrale et moelleuse de la tige de chanvre, a été obtenue par défibrage mécanique de la tige de chanvre. 10 La hauteur totale de matériau dans le réacteur est fixée à 49 cm. Dans le cas du matériau bicouche CHT/GO, les deux couches, respectivement de CHT et de GO, sont de même hauteur. Les dimensions du réacteur 20 mis en oeuvre sont les suivantes. Le réacteur 20 est un cylindre d'un diamètre de 20 cm et d'une hauteur 15 de 60 cm. Le tube central 25 présente un diamètre de 20 mm et une hauteur de 60 cm. Il est percé, sur une hauteur de 50 mm à partir de son extrémité inférieure 255, d'une pluralité d'orifices présentant chacun un diamètre de 3 mm. 20 La cloison de séparation 23 présente un diamètre de 20 cm. Elle est disposée à 50 mm au-dessus de la paroi de fond 221 de la chambre inférieure 22. Elle est percée d'une pluralité de perforations 24 présentant chacune un diamètre de 3 mm. Le réacteur 20 est alimenté par bâchées de 30 ml d'influent. A cet 25 effet, chaque compartiment de l'auget a les dimensions (L x I x h) suivantes, en cm : 10 x 6 x 2,3. La plaque de répartition 28 présente un diamètre de 20 cm. Sur sa surface sont creusées douze rainures 282 de 4 mm de large, formant ensemble un rectangle de 10 x 17 cm. La surface couverte par les rainures 282 30 représente alors 170 cm2, ce qui résulte en une répartition de l'influent déversé 3036394 20 dans le réacteur 20 sur 55 % de la surface supérieure de la chambre supérieure 21. Ce pourcentage est sensiblement équivalent à celui obtenu dans les installations d'assainissement non collectif à filtre à base de copeaux de coco existantes. 5 Un volume de 15 L de matériau solide est placé dans la chambre supérieure 21 du réacteur 20, réparti autour du tube central 25. La surface du pilote étant de 311 cm2, ceci représente une hauteur d'environ 49 cm de milieu filtrant formé dans la chambre supérieure 21. L'influent est une solution polluante de synthèse, élaborée à partir de 10 boue digérée de STEP et de composés chimiques permettant d'atteindre les concentrations souhaitées en polluants (Lakel, A., 2005. L'assainissement non collectif : mode d'emploi. e-cahier du CSTB, p. 6). Les caractéristiques de la solution polluante sont indiquées dans le tableau 1 ci-dessous. Paramètre Concentration DCO (mg.L-1) 400 Demande Chimique en Oxygène DB05 (mgr') 200 Demande Biologique en Oxygène à 5 jours MES (mgr') 90 Matières En Suspension NT (mgN.1=1) 65 Azote total NH4+ (mgN.1=1) 35 Azote ammoniacal PT (Merl) 15 Phosphore total Tableau 1 - caractéristiques de la solution polluante 15 Le procédé se déroule sur plusieurs semaines, plus précisément 46 semaines pour le matériau CHTGO (mélange monocouche) et pour le matériau CHT/GO (bicouche). Pour chacun des deux matériaux, tout d'abord, il est réalisé une première phase d'alimentation du réacteur en solution polluante selon le profil 3036394 21 d'alimentation discontinu suivant : une bâchée de 30 ml toutes les 12 min, soit un volume journalier d'influent à traiter de 3,4 L.j-1, sans variation du débit d'alimentation au cours d'une journée. Cette première phase s'étend sur une durée de 6 semaines, et permet l'obtention du régime permanent dans le 5 réacteur. Cette période de 6 semaines correspond à la période de développement de la biomasse épuratrice microbienne au sein du milieu filtrant. Il est ensuite réalisé une deuxième phase d'alimentation du réacteur en la même solution polluante, selon le même profil d'alimentation discontinu 10 que celui décrit ci-dessus. Cette deuxième phase d'alimentation présente une durée de 40 semaines pour le matériau CHTGO et pour le matériau CHT/GO. Le fonctionnement des réacteurs est de préférence réalisé dans l'obscurité, de sorte à être le plus représentatif possible de la réalité des installations d'assainissement non collectif. 15 Analyse de paramètres physico-chimiques et microbiologiques Au cours de cette deuxième phase, des prélèvements sont réalisés sur les influents en entrée des réacteurs et les effluents en sortie des réacteurs, afin d'évaluer les capacités épuratoires des matériaux solides testés. A cet effet, les effluents en sortie des réacteurs sont échantillonnés de façon 20 hebdomadaire, pour évaluer leurs caractéristiques physico-chimiques et microbiologiques. Cet échantillonnage hebdomadaire commence après environ 6 semaines de fonctionnement en deuxième phase d'alimentation. Les effluents en sortie de réacteur sont collectés pendant 48 h dans des seaux placés sous les réacteurs, afin de collecter un volume suffisant pour réaliser un 25 échantillonnage convenable en vue des analyses. Les seaux et les tuyaux d'évacuation sont préalablement lavés et essuyés. Les effluents sont homogénéisés avant d'être mis en flacons. Les paramètres physico-chimiques évalués sont la demande chimique en oxygène (DCO), la demande biologique en oxygène à 5 jours (DBO5), le pH, 30 la conductivité, la turbidité, la teneur en phosphore total (PT), la teneur en azote 3036394 22 total (NT), la teneur en nitrates, la teneur en en ions ammonium et la teneur en matières en suspension (MES). Ces analyses sont réalisées de manière classique en elle-même pour l'homme du métier. Le tableau 2 ci-dessous indique, pour chaque paramètre, la méthode d'analyse mise en oeuvre, en 5 référence à la norme associée Paramètre Unité Méthode Norme de référence pH pH-mètre NFT 90-008 Conductivité (Cond.) 1..1S.cm-1 Conductimètre NF EN 27888 (T 90-031) Turbidité (Turb.) NTU Turbidimètre NF EN ISO 7027 (T 90-033) Demande Chimique en mg.L-1 Test rapide ISO 15705 Oxygène (DCO) Demande Biologique en mg.L-1 Ensemencement NF EN 1899 Oxygène (DB05) - Incubation (T 90-103) Azote total (NT) mgN.L-1 Test rapide NF EN ISO 11905-1 Ammonium (NH4+) mgN.L-1 Test rapide NF EN ISO 90015-2 Nitrates (NO3) mgN.L-1 Test rapide Phosphore total (PT) mgP.L-1 Test rapide NF EN ISO 6878 (T90-023) Matières En Suspension (MES) mg.L-1 Banc de filtration NF EN 872 séchage à 105°C (T 90-105) Tableau 2 - Méthodes d'analyse mises en oeuvre Selon l'invention, les valeurs à respecter sont fixées comme suit : DB05 REVENDICATIONS1. Dispositif pour l'évaluation de la capacité d'un matériau solide à constituer un milieu filtrant support de biomasse épuratrice aérobie pour l'épuration d'eaux usées, caractérisé en ce qu'il comporte : - un réacteur (20) comportant une chambre supérieure (21) destinée à recevoir ledit matériau solide et une chambre inférieure (22), ladite chambre supérieure (21) et ladite chambre inférieure (22) étant séparées l'une de l'autre par une cloison de séparation perforée (23), - des moyens de circulation d'air entre l'atmosphère extérieure au réacteur (20) et ladite chambre inférieure (22), comportant un tube creux (25), délimité par une paroi périphérique (253), s'étendant, depuis une première extrémité, dite extrémité supérieure (251), débouchant au-dessus de la chambre supérieure (21), à travers ladite chambre supérieure (21), jusqu'à ladite chambre inférieure (22), ledit tube (25) présentant au moins une ouverture dans ladite chambre inférieure (22) et étant disposé au centre dudit réacteur (20), - des moyens d'introduction d'influent dans une partie supérieure de ladite chambre supérieure (21), - et des moyens (222) de prélèvement d'effluent dans ladite chambre inférieure (22). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la partie de la paroi périphérique (253) du tube (25) disposée dans la chambre inférieure (22) est percée d'au moins un orifice traversant (254). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel les moyens d'introduction d'influent dans la partie supérieure de la chambre supérieure (21) comportent un auget basculant (26). 3036394 32 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel l'auget basculant (26) comporte une pluralité de compartiments (265) délimités les uns par rapport aux autres par des parois (266) perpendiculaires à un axe (27) autour duquel ledit auget basculant (26) est apte à basculer. 5 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les moyens d'introduction d'influent dans une partie supérieure de la chambre supérieure (21) comportent des moyens de répartition dudit influent dans différentes zones de la surface supérieure de la chambre supérieure (21). 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les moyens de 10 répartition dudit influent dans différentes zones de ladite partie supérieure de la chambre supérieure (21) comportent une plaque dite de répartition (28) disposée au-dessus de ladite chambre supérieure (21), dans laquelle sont creusées une pluralité de rainures (282, 283, 284) s'étendant selon la direction d'écoulement de l'influent depuis lesdits moyens d'introduction d'influent dans 15 la partie supérieure de ladite chambre supérieure (21), chacune desdites rainures (282, 283, 284) étant percée dans son fond d'au moins un orifice traversant (285). 7. Procédé d'évaluation de la capacité d'un matériau solide à constituer un milieu filtrant support de biomasse épuratrice aérobie pour 20 l'épuration d'eaux usées, au moyen d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend : - le remplissage de la chambre supérieure (21) du réacteur (20) avec ledit matériau solide, - une première phase d'alimentation de ladite chambre supérieure 25 (21) par une solution polluante (32), selon un premier profil d'alimentation discontinu prédéterminé, ladite première phase présentant une durée suffisante pour permettre le développement de biomasse épuratrice au sein dudit matériau solide et l'obtention d'un régime permanent, - une deuxième phase d'alimentation de ladite chambre supérieure 3036394 33 (21) par une solution polluante (32), selon un deuxième profil d'alimentation discontinu prédéterminé, - le prélèvement d'un échantillon d'effluent dans la chambre inférieure (22) du réacteur (20) à l'issue de ladite deuxième phase d'alimentation, 5 - l'analyse de l'échantillon d'effluent ainsi prélevé pour les paramètres physico-chimiques : demande biologique en oxygène à 5 jours, teneur en matières en suspension, et au moins un paramètre choisi parmi la teneur en ions ammonium et la teneur en ions nitrates, - et la comparaison, pour chacun desdits paramètres, du résultat 10 d'analyse obtenu avec une plage de valeurs prédéterminée indicative d'un niveau d'épuration souhaité, un résultat d'analyse inclus dans ladite plage de valeurs prédéterminée étant indicatif d'un matériau solide apte à constituer un milieu filtrant support de biomasse épuratrice pour l'épuration d'eaux usées en ce qui concerne ledit paramètre. 15 8. Procédé selon la revendication 7, comprenant : - l'analyse de l'échantillon d'effluent prélevé à l'issue de ladite deuxième phase d'alimentation pour les paramètres microbiologiques : concentration en microorganismes entérocoques et concentration en Escherichia coll, 20 - et la comparaison, pour chacun desdits paramètres, du résultat d'analyse obtenu avec une plage de valeurs prédéterminée indicative d'un niveau d'épuration souhaité, un résultat d'analyse inclus dans ladite plage de valeurs prédéterminée étant indicatif d'un matériau solide apte à constituer un milieu filtrant support de biomasse épuratrice pour l'épuration d'eaux usées en 25 ce qui concerne ledit paramètre. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 8, comprenant, à l'issue de la deuxième phase, une étape de mesure de la teneur en oxygène au sein du matériau solide contenu dans la chambre supérieure (21) du réacteur (20), en différents points de la hauteur de ladite chambre 3036394 34 supérieure (21), l'obtention d'au moins une valeur inférieure à 15 % d'oxygène étant indicative de l'inaptitude dudit matériau solide à constituer un milieu filtrant support de biomasse épuratrice pour l'épuration d'eaux usées. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, selon 5 lequel ledit matériau solide est un matériau d'origine végétale.