EPURATION DU SEWAGE PAR LES FILTRES BIOLOGIQUES ARTIFICIELS

A. Lits de contact. — Nos connaissances sur le mode d'action des lits de contact sont très incomplètes et nous ne savons que fort peu de choses sur les phénomènes biologiques qui s'y accomplissent. Les agents de l'épuration n'y sont pas seulement des microbes, mais aussi des vers, des larves, des insectes, etc., et nous n'avons aucune idée du rôle que remplissent les uns par rapport aux autres.

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On a remarqué par exemple que, dans certaines stations d^épuration d'eaux d'égout, les vers sont particulièrement abondants, tandis qu'ils manquent dans certaines autres.

La théorie généralement admise veut que Tammoniaque soit fixée sur les matériaux des lits pendant les périodes de contact et oxydée pendant les périodes d'aération, de telle sorte que les nitrites et les nitrates formés sont entraînés pendant le remplissage subséquent. Toutefois, la totalité de Tazote ammoniacal n'est jamais entièrement transformée en nitrite ou en nitrate; il y a toujours perte d'une certaine quantité d'azote à l'état gazeux.

Construction des lits de contact. — On ne doit jamais improviser des lits de contact par simple excavation dans un sol argileux. Cette faute a été commise à Hey Wood et à Oswestnj^ et l'on n'a pas lardé à s'apercevoir que l'argile était entraînée dans les matériaux du lit par les mouvements de la masse liquide, et, au bout de peu de temps, les tuyaux de drainage en furent complètement obstrués.

En principe, il est toujours préférable de les construire en maçonnerie, avec une sole cimentée, imperméable, pourvue d'une pente suffisante pour assurer l'évacuation totale des eaux en une heure au plus, par une ou plusieurs vannes de sortie en relation avec le drainage.

Les canaux d'alimentation seront toujours pourvus de déversoirs mesureurs, afin qu'on puisse se rendre compte de la perte de capacité des lits, tant au second qu'au premier contact.

Profondeur des lits. — L'expérience montre que, dans les limites habituelles, la profondeur d'un lit de contact ne joue aucun rôle sur sa capacité d'épuration par mètre cube.

Il n'est généralement pas recommandable de leur donner une profondeur plus grande que 1"',50 ni moindre que 0"',75.

Pour qu'un lit de contact soit convenablement drainé, il est nécessaire que le fond soit constitué par des gros matériaux, et l'épaisseur de ceux-ci, y compris l'espace occupé par les drains, doit être de 15 centimètres. Le sewage qui s'accumule daûs ces gros matériaux, et aussi dans les drains lors de la période de remplissage des lits, n'est pas aussi bien purifié que celui qui est en contact avec les matériaux fins. Il y a

donc intérêt à limiter au strict minimum ces espaces mal utilisables pour Tépuration.

L'accroissement de profondeur des lits de contact a Tinconvénient d'augmenter le poids des matériaux qui pèsent sur les couches inférieures du lit, d où une cause de désintégration de ces dernières. D'autre part, les difficultés de nettoyage, lorsque celui-ci est rendu indispensable, sont aggravées.

Remplissage et vidange des lits. — Lorsqu'ils doivent fonctionner trois fois par jour, la meilleure périodicité à adopter pour les lits est celle des deux heures de plein (contact) pour quatre heures de vide (aération); mais il ne s'agit pas là d'une règle absolue.

Les périodes doivent, en tous cas, être aussi régulières que possible, car les variations troublent beaucoup les processus d'épuration. On a remarqué, par exemple, que lorsque les durées d'immersion sont prolongées accidentellement pendant cinq ou six heures, un grand nombre de vers viennent grouiller à la surface.

Les opérations de remplissage et de vidange doivent être effectuées aussi rapidement que possible, mais en évitant de provoquer le déplacement des matériaux, ce qui aurait pour résultat de les détériorer.

La distribution du liquide doit être égale sur toute la surface. Pour supprimer les odeurs, il est avantageux de disposer les canaux de répartition un peu au-dessous de celle-ci. Celte disposition nécessite toutefois une plus grande surveillance pour éviter le colmatage.

Valves automatiques. — Il n'est jamais possible de compter sur le fonctionnement régulier des valves automatiques pour le remplissnge et la vidange des lits de contact. Toutefois, dans certaines conditions, elles peuvent réaliser une économie appréciable de main-d'œuvre.

Dans les grandes stations d'épuration, l'usage de ces valves automatiques n'est jamais recommandable, parce qu'elles ne s'adaptent pas aux variations de volume ou de concentration du sewage, aux changements d'état des lits, etc.... 11 est donc préférable d'utiliser le travail manuel, qui est beaucoup plus sûr.

Les petites installations [»oun'ues d'appareils automatiques

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seront toujours surveillées de très près. A cette seule condition seulement, on peut en tolérer Temploi.

Perte de capacité des lits de contact. — La perte de capacité des lits de contact dépend de plusieurs facteurs qui sont :

1** La désintégration des matériaux du lit, — Celle-ci est variable suivant la qualité et la nature de ces matériaux. Les plus durables sont les pierres concassées, puis viennent les scories de hauts fourneaux et les scories ou mâchefers d*usine. 2*" Le tassement des matériaux, — Il résulte de la désintégration de ces mêmes matériaux et de Tentraînement des menus débris vers les couches profondes.

3° Les dépôts de matières colloïdales^ qui vont en s*épaississant.

4** La multiplicaiion des microorganismes, — Ceux-ci finissent par constituer des masses gélatineuses qui absorbent une grande quantité d'oxygène et dégagent beaucoup d'acide carbonique. Ils jouent le rôle capital dans le processus d'épuration, mais finissent par se multiplier quelquefois en trop grand excès; on est alors obligé de laisser reposer les lits pendant une ou deux semaines.

5** Le volume exagéré de liquide admis sur le lit. 6** L'insuffisance de durée des périodes de repos. 7** L'insuffisance du drainage.

8® La présence de matières en suspoision dans le liquide. Les meilleurs moyens d'éviter les pertes de capacité des lits sont :

D'éviter autant que possible Taccès de matières en suspension ou de substances colloïdales sur le lit; D'utiliser des matériaux peu susceptibles de se désintégrer; De n'employer que des matériaux de dimensions aussi égales que possible, affectant la forme de cubes ou de sphères;

D'assurer un drainage efficace; De ne pas faire travailler les lits en excès; De leur ménager des périodes suffisantes de repos ; De faire en sorte que le remplissage et la vidange ne produisent aucun déplacement des matériaux.

Lorsqu'il arrive que les lits de contact sont colmatés, il devient nécessaire de soumettre à un lavage convenable les

Calmette. — IV. H

matériaux qui les constituent. On les fait alors passer dans des tamis-cribles cylindriques tournants qui reçoivent un fort jet d'eau à Tintérieur. Ce nettoyage, y compris le criblage et la main-d'œuvre pour la réfection des lits, s'élève à environ 2 francs par mètre cube.

Matériaux filtrants des lits de contact, — Les plus généralement utilisés sont les scories de hauts fourneaux et le coke; mais les briques concassées ou les pierres dures conviennent tout aussi bien. Le choix sera guidé par les circonstances locales. Plus les dimensions des matériaux employés sont petites, plus grande est la surface exposée au contact et plus eflîcace est Tépuration. Toutefois, la perfection de celle-ci dépend surtout de la large admission de Tair dans toutes les parties du lit pendant les périodes de repos. C'est pourquoi il est essentiel d'avoir un bon drainage et d'assurer la vidange rapide. Or, pour que ces deux conditions puissent être réalisées, il ne faut pas faire usage d'un matériel trop fin.

Il n'a aucunement paru nécessaire de diviser les matériaux du lit en couches d'inégale grosseur. Cela entraîne à des dépenses plus considérables de première installation et d'entretien, sans profit pour l'épuration. Une couche de gros matériaux sur les drains suffit. Pourtant, si l'eau renferme des matières en suspension ou des substances colloïdes en excès, il est préférable de recouvrir le lit d'une couche de fines scories sur 15 centimètres de hauteur.

Quantités de sewage susceptibles dêtre traitées sur les lits de contact, — Ces quantités varient suivant la concentration du sewage, suivant la proportion de matières en suspension qu'il contient, suivant la nature et les dimensions des matériaux employés, et selon le degré d'épuration qui doit être exigé dans tel ou tel cas particulier, avec un, deux ou trois contacts successifs.

B. Lits percolateirs. — Le plus souvent, la profondeur des lits à percolation est commandée par les circonstances, selon la hauteur de chute naturelle dont on dispose. Mais, en règle générale, les résultats de l'épuration sont considérés comme d'autant meilleurs que la profondeur ou que la hauteur des lits est plus grande. L'expérience montre pourtant

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qu'avec une aération convenable et une bonne distribution, le mèlre cube de matériaux fournit le même travail, que ces matériaux soient disposés en grande ou en faible épaisseur.

Les trois facteurs importants qui déterminent le débit des lits percolateurs sont :

1° La nature des matériaux (à surface polie ou rugueuse) ;

2"* L(t dimension de ces matériaux;

y Vétat du filtre par rapport aux bactéries et aux organismes (larves, vers, etc..) qui s'y développent.

En ce qui concerne Tinflucnce de la nature des matériaux^ on a constaté que les meilleurs résultats sont fournis par les matériaux à surface rugueuse et qu'avec une aération convenable le coefficient d'épuration varie avec la durée du temps que met le sewage à traverser l'étendue du filtre.

Pour ce qui est de la dimension des matériaux^ il a paru évident que les matériaux fins, disposés en moindre épaisseur, assurent une épuration plus parfaite sans périodes de repos que les matériaux plus grossiers en plus grande épaisseur, pourvu toutefois que, dans les deux cas, la distribution soit convenablement assurée.

Mais, d'une manière générale, on peut affirmer qu'un lit percolateur de 1 mètre de profondeur, travaillant avec un débit de x litres par mètre carré et par jour, donnera des résultats équivalents à ceux que pourra fournir un lit de 2 mètres de profondeur recevant 2x litres par mètre carré et par jour.

S'il n'y a pas de colmatage, la balance penchera légèrement en faveur du lit épais, parce que, plus l'épaisseur est grande, mieux les erreurs de distribution sont neutralisées. Toutefois la limite de 1 mètre ne devra jamais être réduite.

Dispositif pour la distribution de l'eau sur les lits percolateurs. — L'essentiel pour le bon fonctionnement d'un lit percolateur est d'assurer une distribution aussi régulière que possible du sewage à sa surface, de telle sorte que chaque parcelle de matériaux reçoive une égale quantité d'eau. Les appareils de distribution doivent donc répondre aux conditions ci-après :

P Distribuer le liquide uniformément sur toute la surface du lit;

loi i:pi:ration des eaux dégolt.

2** Ne pas être influencés par les circonstances atmosphériques telles que le vent, la gelée, etc.. ;

y Être susceptibles de s'adapter aux variations de débit du scwage, par conséquent distribuer avec une égale régularité les faibles débits nocturnes et les grands débits diurnes ou les flots d'orage;

V Ne pas être influencés du fait de Tobstruction de quelques trous ou orifices par des matières en suspension provenant du sewage ou de Teffluent des septic tanks;

y Être facilement nettoyables;

6^ Être construits de telle sorte que les parties mobiles du distributeur, en contact avec les parties fines ou avec des organes animés de mouvements difl'érents, soient nettement isolées du liquide qu'ils doivent distribuer.

En choisissant un distributeur il est nécessaire de considérer la pression de Teau, la force qu'il absorbera et, naturelment aussi, son prix d'achat et d'entretien.

La commission royale en a étudié six types différents [sprinklers, becs pulvérisateurs, distributeurs à gouttes de Stoddart). Elle n'en recommande spécialement aucun et se borne à signaler les défectuosités et les difficultés de réglage des sprinklers. Elle indique qu'à Birmingham les meilleurs résultats ont été obtenus avec les becs pulvérisateurs que Watson a préconisés.

Elle insiste enfin sur ce fait que tous les modes de distribution sur lits percolateurs ont l'inconvénient de dégager de mauvaises odeurs. Cet inconvénient est d'autant plus manifeste que l'eau est plus énergiquement projetée ou pulvérisée au-dessus du lit {becs pulvérisateurs et sprinklers). Il est réduil au minimum avec les systèmes qui répartissent l'eau très près de la surface du lit ou immédiatement sur celle-ci.

Recommandations spéciales pour l'établissement des lits percolateurs, — Il est toujours rccommandable de disposer les lits percolateurs de manière à pouvoir interrompre le fonctionnement d'une partie d'entre eux. Dans les petites installations, où la totalité du sewage doit être traitée sur un seul lit alimenté par exemple par un sprinkler, lorsque celui-ci est arrêté par suite d'accident ou pour cause de réparation, on est

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réduit à évacuer le liquide non épuré, à moins qu'on ne puisse Je diriger sur un champ d'épandage.

L'expérience montre qu'il est indispensable d'aérer largement les faces latérales des lits percolateurs et qu'il est contre-indiqué de les enfermer dans des murs ou de les diviser en secteurs séparés.

Lorsqu'on fait usage de sprinklers il faut pouvoir disposer de trois de ces appareils au moins, pour permettre leur nettoyage et assurer la non interruption du travail pendant les périodes de repos.

11 arrive parfois que le développement exagéré de zooglées microbiennes, déniasses gélatineuses, de champignons, etc.. à certaines époques de Tannée (particulièrement à la fin de rhiver et au printemps) colmate la surface des lits percolateurs. En arrosant alors les lits ainsi colmatés avec une solution de soude caustique à 20 pour 100, on les remet à neuf. On obtient un résultat moins parfait, mais assez satisfaisant, avec une solution de sulfate de cuivre à 20 pour 100 ou avec un mélange de sulfate de cuivre et de lait de chaux.

Goût comparé des lits de contact et des lits percolateurs.

Prix du Iraitemeni de 1000 mètres cubes d'eau d'égout

par jour et par temps sec

{y compris intérêts et amortissements).