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AERM - Procédés d'épuration des petites collectivités du bassin Rhin-Meuse –Jui

AERM - Procédés d'épuration des petites collectivités du bassin Rhin-Meuse –Juillet 2007 Lit bactérien - p 1/12 LB LIT BACTERIEN FICHE 3 DOMAINE D'APPLICATION Conseillé 200 - 2000 EH50 Observé 200 - 2000 EH50 VOLET TECHNIQUE 1 PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT 1.1 PRINCIPE Procédé de traitement biologique aérobie à culture fixée. Les micro-organismes se développent sur un matériau support régulièrement irrigué par l'effluent à traiter. Cette filière consiste à alimenter en eau, préalablement décantée, un ouvrage contenant une masse de matériau (pouzzolane ou plastique) servant de support aux micro-organismes épurateurs qui y forment un film biologique responsable de l'assimilation de la pollution. Le film biologique se décroche au fur et à mesure que l'eau percole. En sortie du lit bactérien, est recueilli un mélange d'eau traitée et de biofilm. Ce dernier est piégé au niveau d'un décanteur secondaire sous forme de boues et l'eau traitée rejoint le milieu naturel. La recirculation des boues vers le décanteur- digesteur est essentielle. Les eaux usées sont réparties sur la partie supérieure du lit dans la majorité des cas, au moyen d'un distributeur rotatif (sprinkler). La satisfaction des besoins en oxygène est obtenue par voie naturelle ou par aération forcée. Il s'agit d'apporter l'oxygène nécessaire aux bactéries aérobies pour les maintenir en bon état de fonctionnement. Les matières polluantes sont assimilées par les micro-organismes formant le film biologique. Celui-ci est constitué de bactéries aérobies à la surface et de bactéries anaérobies en profondeur. Les sous produits et le gaz carbonique normalement produits par l'épuration s'évacuent dans les fluides liquides ou gazeux. Les boues excédentaires qui se décrochent naturellement du support sous l'effet de la charge hydraulique sont séparées par décantation secondaire. Cette technique épuratoire repose sur la capacité des bactéries contenues dans les effluents à synthétiser et libérer des exopolymères visqueux (longs filaments polysaccharides appelés Glycocalix) lesquels assurent leur fixation sur un support inerte. Les bactéries s'agglomèrent pour former un biofilm qui assure son développement à partir de l'effluent qui ruisselle à sa surface et de l'oxygène contenu dans l'air atmosphérique. Le biofilm est composé essentiellement de bactéries mais accueille également d'autres organismes intégrés dans une chaîne alimentaire plus ou moins complexe (protozoaires, métazoaires, insectes,…) Le biofilm est autorégulé grâce : • au décollement naturel (l'absence d'oxygène en fond de floc provoque une fermentation anaérobie laquelle engendre la formation de microbulles et une fragilisation du biofilm lequel finit par se détacher et être entraîné avec l'effluent) • aux frottements de l'eau sur sa surface • à la consommation du biofilm par les macro- invertébrés (nématodes et larves d'insectes) ou les protozoaires L'ensemble des micro-organismes (bactéries, vers, protozoaires, etc.) fixés sur le support est appelé Zooglée. A signaler Une chute sensible des rendements dès que la température extérieure descend en dessous de 5°C. AERM - Procédés d'épuration des petites collectivités du bassin Rhin-Meuse –Juillet 2007 Lit bactérien - p 2/12 1.2 UTILISATION Cette filière de traitement était très prisée dans les années 60 et début des années 70. L'arrivée des filières à boues activées a considérablement freiné son développement. Actuellement, ce système est remis au goût du jour grâce à un coût énergétique faible et une exploitation facilitée, en tout cas nettement moins complexe qu'une boue activée classique. 2 CONCEPTION. 2.1 GENERALITES Les lits bactériens sont une filière de traitement biologique aérobie à biomasse fixée. 2.2 LA CONCEPTION AU FIL DE L'EAU… 2.2.1 Prétraitement. 2.2.1.1 Dégrillage (Obligatoire pour les communes de plus de 200 EH - arrêté du 21 juin 1996 – article 22). Habituellement, il est constitué d'une grille statique associée à un canal de by-pass. Peut être aménagé avec un système mécanique auquel on adjoint un compacteur ; cela limite les contraintes d'exploitation, réduit les nuisances et préserve la propreté. Améliorations utiles • Un by-pass de grille est indispensable. 2.2.1.2 Dessablage – Canal de mesures – Déversoir d'orage Améliorations utiles Il est conseillé d'installer l'infrastructure suivante : • Ouvrage longitudinal combiné, installé à l'aval du dégrillage, constitué, pour le cas d'un réseau unitaire et alimentation gravitaire, d'un réservoir à sable, d'un canal venturi calibré au débit maximal admissible et d'une lame déversante exutoire • En présence d'un refoulement, avec débit de pompe calibré, la fonction déversoir sera supprimée. Avec un réseau séparatif, seul le canal de comptage sera conservé 2.2.1.3 Décanteur - Digesteur. Piège une fraction des matières en suspension afin de limiter le colmatage du matériau de remplissage du lit bactérien. Il limite ainsi l'accumulation de dépôts dans les ouvrages et assure la stabilisation des boues primaires piégées et des boues biologiques en excès. Améliorations utiles • Dans certains cas, quand cela est possible, l'alimentation en eaux usées par l'intermédiaire des cheminées de dégazage en améliore nettement l'efficacité. 2.2.2 Lit bactérien 2.2.2.1 Matériau Le garnissage du lit bactérien peut être - plastique disque, anneaux ou toutes formes en PVC ou PE. La surface développée est de 150 à 200 m2/m3 avec un indice de vide de 90 %. - traditionnel : pouzzolane, cailloux (40 – 80 mm), briques creuses, terre cuite, gravier (80 - 120 mm) avec un indice de vide de 50 % répartiteur fosse alim.+ recirc. lit bactérien fosse alim. lits filtrants 2.2.2.2 Aération La surface des ouies d'aération situées à la base du lit doit représenter au minimum 5 % de la section transversale (ces ouies doivent pouvoir être obstruées l'hiver pour limiter l'impact du froid) 2.2.2.3 Répartition de l'effluent L'arrosage peut être effectué de manière : • statique (goulotte, répartiteur,…) (peu conseillé) • dynamique (sprinkler, pont baladeur) Il doit permettre une répartition uniforme de l'effluent à traiter et éviter les cheminements préférentiels. L'aspersion ne doit pas être trop fine car il a été montré que le risque de colmatage augmente avec la finesse d'aspersion. Le sprinkler est le système d'aspersion le plus adapté et le plus répandu avec un débit suffisant pour lui communiquer un mouvement de rotation. L'arrosage par goulotte fixe ou par coupelle est plus aléatoire. Les buses alimentées sous pression permettent une bonne répartition de l'effluent mais la force de curage reste faible. Step de Boncourt sur Meuse- 55 Step de Louvigny- 57 Step API SOLLAC à Florange - 57 sprinkler AERM - Procédés d'épuration des petites collectivités du bassin Rhin-Meuse –Juillet 2007 Lit bactérien - p 3/12 2.2.2.4 Dimensionnement Il existe des lits bactériens à faible, forte ou très forte charge. Le dimensionnement tient compte du type de matériau utilisé : traditionnel ou plastique. a. Matériau traditionnel : Le lit bactérien peut fonctionner à faible ou forte charge. L'aération est effectuée par tirage naturel ou forcé. A forte charge, le débit d'alimentation assure l'autocurage du lit (charge hydraulique supérieure à 0,6 m3/m2/h). Les performances de ce procédé approchent 80% d'élimination de la pollution carbonée. A faible charge, la recirculation et la clarification ne sont pas nécessaires. Il n'y a pas d'autocurage du lit. Ce sont les prédateurs qui assurent la régulation de la biomasse fixée. Ainsi, le risque de colmatage de la filière est élevé. Cependant, les performances de ce procédé sont supérieures (jusqu'à 95% d'élimination de la pollution carbonée). b. Matériau plastique : Du fait du prix élevé du matériau, les lits fonctionnent toujours à très forte charge. Ainsi, la hauteur d'ouvrage est au moins de 4 mètres et peut même parfois atteindre 10 mètres. Ce type de matériau est moins sensible au colmatage mais la qualité du traitement est moindre également (70% d'élimination de la pollution carbonée) Le retour d'expérience du Cemagref dans le Sud Ouest montre que le garnissage plastique ordonné (cloisonyle, flocor) ou plastique vrac (Flocor R, Filerpac, Plasdek ordonné) ne donne pas satisfaction. Seul le garnissage en pouzzolane, cailloux, gravier permet d'obtenir des performances satisfaisantes du lit bactérien. lit bactérien 1 lit bactérien 2 clarificateur silos local de commande débourbeur Il faut noter que plus la hauteur de matériau est grande, plus la nitrification sera importante. 2.2.3 Clarificateur Cet ouvrage est nécessaire pour récupérer les boues qui se décrochent du lit par autocurage. Dans le cas de lits bactériens à faible charge, il peut éventuellement être remplacé par une lagune de finition. 2.2.4 Recyclage - Recirculation Il existe différents modes : • le recyclage d'eau clarifiée à l'aval du décanteur primaire • la recirculation depuis le fond du clarificateur (eaux + boues secondaires concentrées) à l'amont du décanteur primaire Il faut donc ne pas oublier de dimensionner les ouvrages correspondants en fonction du débit de recyclage. Le recyclage a plusieurs objectifs : • diluer les eaux brutes dont la concentration est trop élevée pour assurer un traitement secondaire efficace, • nitrifier (en augmentant le nombre de bactéries autotrophes), • augmenter le rendement par des passages successifs dans le massif filtrant, • dénitrifier si la recirculation aboutit au niveau des prétraitements, • éviter la prolifération de mouches, • éviter les périodes de non alimentation du lit lesquelles entraîneraient son desséchement. 2.2.5 Autosurveillance Améliorations utiles ▪ Même si les stations de moins de 2000 EH sont peu concernées par l'autosurveillance, il est utile, pour vérifier le bon fonctionnement de la station, d'installer, en entrée et en sortie, un canal de mesures de uploads/Litterature/ f03-lit-bacterien.pdf