Le contrôle de conception et d'implantation des ouvrages (existants et nouveaux) doit montrer la conformité aux règles techniques fixées par les deux arrêtés du 6 mai 1996 [Arr96].
La nouvelle loi du 31 décembre 2006 [Loi06] sur l’eau et les milieux aquatiques vient de préciser et de compléter les modalités de ce contrôle et les obligations des propriétaires, définies par l’arrêté du 6 mai 1996 [Arr96].
Seules les installations existant avant la création des SPANC et n’ayant jamais donné lieu à un contrôle de la part de celui-ci sont concernées par le contrôle de diagnostic de l’existant (ouvrages en place). Le diagnostic de l’existant correspond en quelque sorte aux contrôles de conception, d’implantation et de bon fonctionnement. Ce contrôle reprend les points fondamentaux des contrôles prévus pour les installations neuves ou réhabilitées que nous allons voir ci-après.
2.7.1. Contrôle technique des ouvrages neufs
Les communes sont tenues d’effectuer un contrôle technique sur la conception, l’implantation et la réalisation des ouvrages, ce dernier contrôle devait être réalisé avant remblaiement des ouvrages pour les installations nouvelles.
Ce contrôle de conception et d’implantation doit permettre de vérifier que la filière fait partie des dispositifs réglementaires à l’époque de sa réalisation (sauf dérogation préfectorale), qu’elle est correctement dimensionnée, que son mode de rejet (sol ou milieu hydraulique superficiel) est compatible avec les caractéristiques du sol et les objectifs de qualité du milieu récepteur et que son implantation est compatible avec les zones de protection des captages et les distances minimales à respecter.
Le contrôle de réalisation des installations nouvelles s’appuiera sur les modalités de mise en œuvre de la norme XP DTU 64-1.
Les communes doivent également contrôler périodiquement le bon fonctionnement des ouvrages et notamment le bon écoulement des effluents depuis le regard de branchement jusqu’au dispositif assurant le traitement et éventuellement l’infiltration, l’accumulation normale des boues dans la fosse toutes eaux, l’absence d’odeurs ou d’eaux stagnantes en surface du terrain, le bon état des ventilations.
Dans le cas d’un rejet en milieu hydraulique superficiel, un contrôle de la qualité des rejets peut être effectué.
Partie I – Chapitre 2 : Les filtres à sable
2.7.2. Diagnostic technique des ouvrages en place
En plus des points précédents, le contrôle des ouvrages existants doit examiner les points suivants :
- vérifier l’existence ou non d’une ou plusieurs installations, - recueillir ou réaliser une description de l’installation,
- identifier la conformité du dispositif par rapport à la réglementation en vigueur lors de sa réalisation ou réhabilitation,
- repérer les défauts liés à la conception ou au vieillissement des différents ouvrages de l’installation,
- évaluer la qualité de la collecte (raccordement effectif de l’ensemble des eaux usées et absence de raccordement d’eau pluviale…),
- identifier les sorties des eaux usées, la destination des eaux pluviales et des drains, - vérifier l’accessibilité des regards et des tampons pour l’entretien,
- caractériser le point de rejet envisageable en cas de réhabilitation et son acceptabilité par le milieu récepteur,
- contrôler le fonctionnement de l’ouvrage vis-à-vis de la salubrité publique, de la préservation de la qualité des eaux superficielles et souterraines, des inconvénients de voisinage (odeurs notamment) et de la sécurité,
- contrôler la destination et la qualité des eaux épurées.
2.7.3. Rapport de diagnostic ou de contrôle
À l’issue de ce contrôle et suite à l’analyse des données obtenues, un rapport de visite est rédigé. Ce rapport précise l'entretien nécessaire, les non conformités relevées et le type de travaux à réaliser. Il est éventuellement proposé au particulier d'envisager une réhabilitation de son installation.
Le propriétaire de l’installation doit faire procéder aux travaux prescrits par le document établi, dans un délai de quatre ans suivant sa réalisation, lorsqu’il a été constaté un dysfonctionnement et/ou une non conformité au regard de la réglementation en vigueur lors de l’installation initiale ou de la réhabilitation.
2.7.4. Conclusion sur le diagnostic
On peut constater que le contrôle et le diagnostic des installations d’ANC se fait d’une manière globale, notamment en ce qui concerne les massifs filtrants. Pour ces derniers, et dans le cas d’un filtre neuf, il n’existe aucun contrôle de l’état de serrage et des caractéristiques du matériau mis en place (densité) ainsi que d’épaisseurs des différentes couches lors de la réception de l’ouvrage, bien que le fonctionnement hydraulique soit très sensible à ces paramètres par l’augmentation ou la réduction de la porosité. Cet état initial de porosité ou de densité peut aussi jouer un rôle négatif ou positif sur la durée de vie de l’ouvrage.
Le diagnostic des filtres en place reste lui aussi superficiel et global. En absence de dysfonctionnement visible l’état du filtre est jugé conforme. Comme exemples de dysfonctionnement visible on peut citer : l’engorgement ou carrément le blocage de l’infiltration à l’entrée de l’alimentation, des rejets non-conformes à la sortie du filtre... Ce type de constatation ne permet pas toujours d’évaluer l’état de fonctionnement du filtre à
Partie I – Chapitre 2 : Les filtres à sable
court ou à long terme. Il est donc important de comprendre l’état de fonctionnement intérieur d’un filtre et d’en estimer l’état afin de mieux maîtriser sa durée de vie.
A l’heure actuelle, il n’existe pas d’outil ou de méthodologie, non destructeur, capable de donner une indication sur l’état du fonctionnement des massifs filtrants. Il y a donc un réel besoin d’approfondir les connaissances sur le fonctionnement de ces systèmes trop longtemps considérés comme une boîte noire. À travers les travaux effectués dans le cadre de cette thèse, nous visons à développer et à dégager des outils et une méthodologie de diagnostic permettant d’accéder à l’état de ces systèmes.
2.8. CONCLUSIONS
Au laboratoire, les méthodes de caractérisation et de quantification du colmatage sont les plus souvent utilisées pour comprendre la dynamique de la croissance de la biomasse et la contribution des différents facteurs à l’optimisation du fonctionnement des filtres à sable. A travers ces différentes méthodes expérimentales et au cours des années, plusieurs modèles théoriques ont été développés pour permettre, à partir de la connaissance des facteurs d’influence et des caractéristiques du matériau, de prédire l’état futur du massif filtrant. Le bilan est que ces modélisations restent insuffisantes à cause de la complexité et de la nature des interactions des processus physiques, chimiques et biologiques qui se déroulent au sein des massifs et qui rendent difficile l'amélioration des connaissances.
C’est encore plus difficile in situ, où il n’existe pas à ce jour de méthode de caractérisation et aucun outil ou méthodologie opérationnelle pour juger de l’état d’un filtre à sable vis-à-vis du colmatage. Les outils proposés et testés lors de ce travail et qui seront présentés en troisième partie de ce mémoire ont pour objectif d’apporter des éléments de réponse même partiels à ce problème.
Partie I – Chapitre 3 : Problématiques industrielle et scientifique
CHAPITRE 3 : PROBLEMATIQUES INDUSTRIELLE ET SCIENTIFIQUE 3.1. LES CONDITIONS LIMITES DE BON FONCTIONNEMENT D’UN ANC
On a vu à travers la synthèse bibliographique que les ouvrages d’ANC présentent un intérêt majeur, que ce soit sur le plan économique (coût, gestion) ou technique (épuration). Mais ces ouvrages nécessitent des études plus approfondies afin de lever les incertitudes concernant les préconisations de matériaux utilisables, les préconisations de mise en œuvre, la connaissance fine des mécanismes épuratoires au sein du filtre et l’estimation de leur durée de vie.
Le fonctionnement des filtres à sable vis-à-vis des performances épuratoires et de la croissance de la biomasse, dépend essentiellement de deux paramètres : l’aération (oxygénation) et le temps de séjour (ou vitesse d’infiltration ou encore conductivité hydraulique) de l’effluent au sein du filtre ; il faut rappeler ici qu’une bonne aération (oxygénation) est nécessaire pour la régulation de la croissance de la biomasse, ce qui augmente la durée de vie du filtre, et pour la dégradation de la pollution par les mécanismes biochimiques permettant l’obtention de bonnes performances épuratoires.
Pour résumer, pour qu’un filtre fonctionne bien, il ne faut pas :
- une conductivité hydraulique trop forte sinon cela conduit à l’obtention de mauvaises performances épuratoires ; de fortes conductivités hydrauliques vont générer des écoulements localisés, rapides, nuisibles aux performances épuratoires (temps de contact trop court, décrochage de biomasse…),
- une conductivité hydraulique trop faible sinon la durée de vie de l’ouvrage risque d’être considérablement réduite (colmatage précoce) ; au contraire, des conductivités hydrauliques fortes, les conductivités hydrauliques trop faibles du matériau vierge vont induire des risques d’engorgement du massif par la biomasse pouvant conduire à un fonctionnement en anaérobie du système et à un colmatage prématuré de ce dernier.
Tout l’enjeu se concentre donc autour de la détermination des seuils de conductivité hydraulique optimum afin de juger du bon fonctionnement ou non d’un filtre d’ANC. Pour cela il sera nécessaire de rechercher l’intervalle des conductivités hydrauliques entre la conductivité hydraulique minimale kmin et la conductivité hydraulique maximale kmax pour lequel le filtre fonctionne correctement ; cette recherche s’appuiera sur des études expérimentales sur colonnes et se fera de façon à :
- obtenir des performances épuratoires conformes à la réglementation en vigueur, - réunir les conditions de bon développement de la biomasse.
Pour optimiser le fonctionnement d’un filtre neuf, une fois l’intervalle de conductivité hydraulique optimum défini, il sera indispensable de déterminer à partir des caractéristiques physiques du matériau, son potentiel de filtration (conductivité hydraulique) et ses conditions de mise en œuvre (densité). Pour établir le diagnostic d’un filtre en place, il faudra donc estimer sa conductivité hydraulique en place.
Ces deux objectifs sont les points essentiels de la problématique industrielle du travail que nous allons détailler dans ce qui suit.
Partie I – Chapitre 3 : Problématiques industrielle et scientifique