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Submitted on 15 May 2020
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Filtre à sable horizontal drainé pour l’assainissement non collectif : propositions de dimensionnement et de conception pour assurer la pérennité des performances
A. Liénard, S. Garnaud
To cite this version:
A. Liénard, S. Garnaud. Filtre à sable horizontal drainé pour l’assainissement non collectif : propo- sitions de dimensionnement et de conception pour assurer la pérennité des performances. 2010, pp.4.
�hal-02596615�
Ensuite, le Cemagref a réalisé une campagne de mesures sur une dizaine de sites du département d’Indre et Loire en utilisant des outils d’investigation non destructifs (tomographie de résistance électrique, pénétrométrie, géo-endoscopie, analyse des concentrations en O2 et CO2 dans la phase gazeuse des interstices inter-granulaires et détermination des concentrations en ions ammonium, nitrites et nitrates à l’aide de languettes semi-quantitatives) mis au point dans le cadre d’un projet de recherche commandité et financé par Veolia-Eau et breveté sous le nom de procédure INVESTIG+®. Des analyses de DBO5, MES, DCO et azote Kjeldahl, en laboratoire, ont aussi été réalisés quand les quantités d’effluent recueilli le permettaient.
Enfin, les SATESE d’Indre et Loire et du Tarn et Garonne ont été sollicités pour réunir des informations complémentaires sur le fonctionnement et les performances de filtres exclusivement réalisés en sables grossiers de type 2/4 mm
Résultats obtenus
Priorités de renouvellement du parc d’Indre et Loire
Parmi les 341 LFDH recensés, seulement 33 sites (9,6 %) devaient être réaménagés dans le futur sans caractère d’urgence et aucun n’était classé en «Priorité 1» (réhabilitation urgente).
Ce travail a aussi permis d’examiner la conformité de la taille des filtres au regard du nombre de pièces principales (PP) et du dimensionnement prévus par les arrêtés de 1996 et de 2009.
Parmi les 249 filtres pour lesquels nous disposions d’informations suffisamment détaillées, les installations de 3, 4 et 5 PP sont largement majoritaires et que le dimensionnement respectif de leurs filtres respecte la réglementation dans 56,6 % des cas. Au-delà, la recommandation prévue par les arrêtés d’augmenter le front de répartition d’un mètre par PP supplémentaire est peu suivie (notamment pour les installations réalisées avant la mise en place des contrôles de conception et d’exécution). Les installations considérées comme «acceptables», et délivrant un effluent conforme (quand il est possible de le recueillir en quantités adéquates !), sont en moyenne (en dépit d’écart-types non négligeables, coefficient de variation de 0,8) âgées d’un peu moins de 11 années et leurs filtres reçoivent une charge spécifique estimée à environ 7 g de DCO/m²/jour², alors que celles devant être réaménagées, sans caractère d’urgence toutefois, ont à peine une vingtaine d’années et leurs filtres traitent en moyenne 8,3 g de DCO/m²/jour.
Mesures Cemagref sur une dizaine de sites d’Indre et Loire
Pour diverses raisons, les données fournies par la tomographie de résistance électrique et le pénétromètre ont été relativement peu exploitables. En revanche, la géo-endoscopie et les mesures de gaz ont fourni des informations convergentes de saturation plus ou moins prononcée des massifs filtrants et, corrélativement de faibles teneurs en O2 gazeux pour les filtres réalisés avec des sables fins de type 0/4 mm, lorsqu’ils recevaient une charge spécifique supérieure à 7 g de DCO/m²/jour. Les tests sur languettes semi-quantitatives et les quelques analyses qui ont pu être effectuées confirment aussi de meilleures performances pour les filtres construits avec des sables de type 2/4 mm (respects des concentrations réglementaires en DBO5 [35 mg/L] et MES [30 mg/L] de l’arrêté du 07/09/2009, mais aussi concentrations plus élevées en N-NO3 qu’en N-NH4).
Mesures complémentaires en provenance des SATESE d’Indre et Loire et du Tarn et Garonne sur des filtres exclusivement réalisés en sables 2/4 mm
Elles confirment l’obtention de résultats satisfaisants quand les filtres sont réalisés avec des sables plus grossiers, mais l’âge des installations étudiées n’excède toutefois pas 7 ans et la majeure partie d’entre elles a moins de 5 ans. En outre, la charge spécifique reçue par ces filtres n’excède pas 8,2 g de DCO/m²/jour alors que l’application des bases
2 Ces charges ont été estimées sur la base d’un rejet journalier de 120 g de DCO par occupant présent au moment des visites et d’un abattement de 25 % dans la fosse septique.
Le filtre reçoit donc une charge journalière estimée à 90 g de DCO/occupant/jour. Il est ensuite facile d’estimer la charge spécifique traitée par le filtre au regard de sa surface.
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de dimensionnement préconisées dans l’arrêté du 7 septembre 2009 conduirait, si les habitations étaient occupées au maximum de leurs capacités (4 personnes pour une habitation de 4 PP et 5 personnes pour 5 PP), à des charges spécifiques respectives de 10,2 et 10,9 g de DCO/m²/jour. Par ailleurs, si on compare les surfaces filtrantes en jeu dans un filtre à sable à écoulement horizontal avec celle d’un filtre à sable à écoulement vertical, on constate que celle d’un filtre à sable horizontal ne représente respectivement pour 4 ou 5 PP que 10,5 et 11,2 % de celle d’un filtre à sable vertical. En effet, pour ce dernier, l’eau sortant de la fosse septique peut théoriquement s’infiltrer sur la totalité de la surface (soit 20 m² pour 4 PP et 25 m² pour 5 PP) lorsqu’elle est équitablement répartie (ce qui est cependant loin d’être prouvé avec les caractéristiques actuelles du réseau de distribution et en l’absence d’alimentation par bâchées).
Modifications minimales à introduire dans la conception et la réalisation du filtre en vue de son maintien dans la réglementation actuelle
A ce jour, compte-tenu des éléments rassemblés au cours de cette étude, il paraît absolument nécessaire d’introduire, à minima, les modifications suivantes pour le dimensionnement et la conception des lits filtrants drainés à flux horizontal qui équiperont de nouvelles installations :
• dans la partie dédiée à la mise en place du sable, il convient de mettre en place des sables siliceux roulés de type 2/4 mm (d10 d’environ 2,2 mm, CU ≤ 5) propres et ne contenant pas plus de 3 % de fines < 0,063 mm ;
• le front de répartition ne sera jamais inférieur à 8 mètres de large pour 4 PP (soit une surface de filtre de 44 m²) et 9 mètres pour 5 PP (49,5 m²), ce qui ramènera la charge spécifique maximale pour une habitation de respectivement 4 et 5 PP à environ 8,2 et 9,1 g de DCO/m²/jour3 ;
• si une alimentation gravitaire le permet, la distribution de l’eau dans les 2 tuyaux d’épandage de chaque côté du regard de répartition, sera améliorée au moyen d’un dispositif d’alimentation par bâchées pouvant fonctionner avec une faible dénivelée (l’obligation de mettre en place un poste de relevage devrait logiquement déboucher sur le choix d’installer un filtre à sable vertical drainé ou tout autre dispositif agréé) ;
• la mise en place du LFDH sera interdite dans des zones en permanence humides (remontées de nappes saisonnières, sol de type gley, ou présentant des traces importantes d’hydromorphie (bigarrures caractéristiques des conditions d’oxydation et de réduction des sels de fer)) car cela perturbe son fonctionnement, comme cela a été dûment constaté dans le bassin Artois-Picardie ;
• comme le prévoit le DTU de décembre 1992, un film imperméable couvrant les parois verticales et le fond de fouille sera mis en place lorsque le filtre doit être installé sur une roche fissurée. Ce film aura toutefois une épaisseur minimale de 400 µm (cf. norme XP DTU 64.1 de mars 2007 et non plus 200 µm, comme cela était prévu dans le DTU de 1992). De plus, ce film reposera sur un feutre anti-poinçonnement pour éviter qu’il ne soit percé par des arêtes pointues de la roche sur laquelle il est supposé être mis en place ;
• la pente du fond de fouille, prévue dans le DTU de décembre 1992 à 1 % maximum, pourra être légèrement accentuée jusqu’à 2 %, car il est apparu que ceci favorisait l’écoulement gravitaire de l’eau vers l’aval et était susceptible d’enrayer un colmatage précoce. Les matériaux seront aplanis sur toute la surface de la fouille de façon à ce que la hauteur de terre végétale n’excède pas 20 cm. Un géotextile de recouvrement adapté (Cf. norme XP DTU 64.1 de mars 2007) sera posé sur la totalité des matériaux apportés, il débordera de 10 cm minimum sur les parois de la fouille.
3 Toutefois pour 5 PP, si on augmentait la largeur du front de répartition à 10 m, la charge spécifique maximale n’excéderait jamais 8,2 g de DCO/m2/jour. Elle serait donc égale à celle calculée pour 4 PP. De plus, ceci permettrait de ne pas excéder les domaines de charge moyens estimés des filtres devant être réhabilités à court terme en Indre et Loire ainsi que les charges spécifiques les plus élevées trouvées pour les mesures complémentaires demandées aux SATESE d’Indre et Loire et du Tarn et Garonne.
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