Logo de PNUE Technologies appropriées au contrôle de la pollution par les eaux d’égouts dans la Région des Caraïbes

Le table des matières du rapport
Rapport dans le format Word
Rapport technique du PEC No. 40 1998 Rapports Techniques du PEC

Appendice D.
FEUILLES DESCRIPTIVES DE TECHNOLOGIES SPECIFIQUES POUR LE CONTROLE DE LA POLLUTION PAR LES EAUX D'EGOUTS

Table des matieres

 

Systèmes de collecte
Feuille descriptive C1—Egouts gravitaires conventionnels
Feuille descriptive C2—Assainissement sous pression
Feuille descriptive C3—Assainissement sous vide
Feuille descriptive C4—Egouts gravitaires de petit diamètre

Traitement des eaux d’égouts domestiques
Feuille descriptive D1—Systèmes de fosses septiques
Feuille descriptive D2—Bassin tampon
Feuille descriptive D3—Systèmes individuels
Feuille descriptive D4—Lagunage (lagune de décantation)
Feuille descriptive D5—Marais construits
Feuille descriptive D6—Traitement par le sol
Feuille descriptive D7—Filtres à sable
Feuille descriptive D8—Traitement préliminaire
Feuille descriptive D9—Traitement primaire
Feuille descriptive D10—Traitement secondaire
Feuille descriptive D11—Elimination des substances nutritives biologiques
Feuille descriptive D12—Désinfection
Feuille descriptive D13—Evacuation des effluents

Traitement des eaux d’égouts industrielles
Feuille descriptive I1—Séparation huile - eau
Feuille descriptive I2—Coagulation/Précipitation
Feuille descriptive I3—Dégazage à l’air
Feuille descriptive I4—Traitement biologique des déchets industriels
Feuille descriptive I5—Elimination des matières solides en suspension
Feuille descriptive I6—Adsorption du carbone activé
Feuille descriptive I7—Déminéralisation
Feuille descriptive I8—Oxydation chimique

Traitement et évacuation des matières solides en suspension
Feuille descriptive S1—Epaississement de la boue
Feuille descriptive S2—Décantation de la boue
Feuille descriptive S3—Assèchement de la boue
Feuille descriptive S4—Digestion à froid/Lagune de séchage

EGOUTS GRAVITAIRES CONVENTIONNELS

DESCRIPTION

Les égouts gravitaires conventionnels transportent les eaux résiduelles des foyers, des établissements publics et des entreprises. Les conduits ont un diamètre supérieur ou égal à 200 mm pour éviter qu’ils se bouchent. Ils sont installés sur un terrain en pente pour qu’ils puissent conserver une vélocité minimum de flux de 20 cm/s par gravité. Lorsque ce n’est pas possible, des stations de relevage sont utilisées pour pomper les eaux d’égouts. Les égouts gravitaires conventionnels reviennent chers à la construction et leur entretien peut être difficile mais ce sont les systèmes de collecte les plus courants qui soient actuellement construits.

APPLICATIONS

Les égouts gravitaires conventionnels sont adéquats dans de grands centres urbains avec une forte densité de population ou pour des aménagements plus épars. Historiquement, ils furent les premiers systèmes de collectes et de transport des eaux d’égouts.

CRITERES DE CONCEPTION

Les pentes minimales recommandées pour que les égouts conventionnels en béton maintiennent une vélocité minimum de 60 cm/seconde dans les canalisations sont présentées dans les tableaux ci-dessous.

PENTES MINIMALES POUR LES EGOUTS GRAVITAIRES CONVENTIONNELS

Diamètre du conduit
(mm)

Pente minimale
(distance/éminence)

Flux
(m3/jour)

200

0.0038

1,820

250

0.0030

2,730

300

0.0022

3,940

380

0.0015

6,400

450

0.0012

9,130

600

0.00078

15,530

750

0.00058

24,620

900

0.00045

37,000

EFFICACITE DE RENDEMENT

Les égouts gravitaires conventionnels transportent efficacement les flux pour lesquels ils ont été conçus. Cependant, les I&I qui pénètrent dans les conduites par les regards et les joints génèrent un volume supplémentaire de déchets devant être traités. Les I&I peuvent être contrôlés avec des systèmes modernes.

DESAVANTAGES

Le plus grand désavantage des égouts conventionnels gravitaires est leur coût élevé d’investissement. Dans les régions avec des niveaux hydrostatiques élevés, d’importantes formations rocheuses souterraines ou des sols précaires, les égouts gravitaires conventionnels sont encore plus chers à construire à cause des coûts d’excavations et d’assèchement. En outre, parce que les égouts gravitaires conventionnels transportent des matières solides, une vélocité minimale est nécessaire pour éviter des dépôts excessifs de matières solides. Cela signifie que les excavations peuvent éventuellement être très profondes pour maintenir les pentes nécessaires, où que des stations de relevage seront nécessaires, pour lesquelles l’entretien peut être très cher.

RESIDUS PRODUITS

Non-disponible.

FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN

Les conduits des égouts ont besoin d’être périodiquement débourbés pour éviter l’accumulation des matières solides. Si des stations de relevage sont utilisées, un entretien mécanique normal est nécessaire. Des dispositions particulières devraient être prises éviter l’accumulation de tout corps étranger dans les puits absorbants.

INSTALLATIONS DANS LA REGIONS DES CARAIBES

Les égouts gravitaires conventionnels sont utilisés dans toute la Région des Caraïbes.

REFERENCES

Herbert, J.C. et al. 1992 ; Banque Panaméricaine pour le développement 1992 ; Kaijun, W. et al. 1995 ; U.S. Department of Commerce 1991 ; U.S. EPA février 1980 ; U.S. EPA Octobre 1991.

 

 ASSAINISSEMENT SOUS PRESSION

 DESCRIPTION

L’assainissement sous pression consiste en plusieurs tuyaux d’admission sous pression alimentant une structure unique de traitement ou un égout gravitaire. Les tuyaux d’admission partent des foyers. Les deux types principaux d’assainissement sous pression sont les pompes d’effluents des fosses septiques (STEP ; Septic Tank Effluent Pump) et les pompes de broyage (GP ; grinder pump).

Dans les systèmes STEP, les effluents des fosses septiques sont déversés dans un bassin intercepteur, qui est essentiellement une fosse septique. Dans les systèmes GP, une pompe de broyage pulvérise les matières solides avant de pomper le flux dans une conduite centrale ou à leur destination finale. Dans les deux systèmes, les conduits de raccordement et les canalisations sous pression sont construites dans des matériaux peu chers, le chlorure de polyvinyle (PVC) ou des plastics semblables.

APPLICATIONS

L’assainissement sous pression est typiquement utilisé dans des zones à faible densité, lorsque les terrains ne permettent pas de flux gravitaires vers une location centralisée ou des structures de traitement. Ils peuvent aussi être utilisés lorsque les sols sont rocheux ou instables ou lorsque le niveau des nappes d’eau souterraines est élevé. Les coûts de construction de ces égouts de petit diamètre sont beaucoup mois élevés parce que les matériaux sont moins chers, les excavations n’ont pas besoin d’être aussi profondes (pour éviter que les conduits ne soient endommagés) et parce que les conduits en PVC sont flexibles, ce qui rend leur installation plus facile.

CRITERES DE CONCEPTION


EFFICACITE DE RENDEMENT

Les systèmes d’assainissement sous pression subissent moins d’inondations et d’infiltrations de nappes d’eau souterraines que les égouts conventionnels.

DESAVANTAGES

Le principal désavantage de l’assainissement sous pression est l’entretien de l’équipement mécanique à chaque point d’arrivée du système.

RESIDUS PRODUITS

Non-disponible.

FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN

Le transport des eaux résiduelles dans les systèmes sous pression dépend du fonctionnement des pompes. Parce qu’il y a une pompe à chaque point d’arrivée du système, les coûts d’entretien sont importants, mais cepandant moins importants que pour un système gravitaire avec des stations de relevage.

INSTALLATIONS DANS LA REGION DES CARAIBES

KCM n’est au courant d’aucune installation dans la Région des Caraïbes.

REFERENCES

Banque Panaméricaine pour le développement 1992 ; U.S. Department of Commerce 1991 ; U.S. EPA octobre 1980 ; U.S. EPA octobre 1991 ; U.S. State Department 1994.

ASSAINISSEMENT SOUS VIDE

 DESCRIPTION

Les systèmes d’assainissement sous vide utilisent une source centralisée pour transporter les eaux résiduelles des foyers à une station de collecte centralisée. Une valve sépare la pression atmosphérique dans la conduite de branchement de la maison des canalisations principales sous vide. La valve s’ouvre périodiquement, en fonction du volume en fonction de volume stocké, pour permettre aux eaux d’égouts et à l’air de circuler dans les drains collecteurs sous vide. Les eaux d’égouts sont propulsées dans les canalisations dans les canalisations de collecte par la pression différentielle du vide à l’avant et de la pression atmosphérique à l’arrière. Eventuellement, la pression de l’air s’équilibre dans les canalisations de collecte et tous les flux s’interrompent jusqu’à ce qu’une autre valve soit ouverte dans une conduite de branchement. Par ce procédé, les eaux d’égouts sont déversées dans un réservoir collecteur centralisé. De là, elles peuvent être envoyées, par gravité ou par une station de pompage grâce à un drain refouleur, à leur destination finale.

APPLICATIONS

De même que l’assainissement sous pression, l’assainissement sous vide est typiquement utilisé dans des régions à faible densité de population, lorsque les terrains ne permettent pas l’écoulement par gravité vers une location centralisée ou une structure de traitement. Il peut être utilisé dans des lieux avec des sols moyennement ondulés, mais est plus efficace lorsque la topographie est relativement plate car la force ascensionnelle que ce système peut générer est limitée. L’assainissement sous vide peut aussi être utilisé lorsque les sols sont rocheux ou instables ou le niveau des nappes d’eau souterraines est élevé. Les coûts de construction sont beaucoup plus bas que ceux des égouts de petit diamètre parce que les matériaux sont moins chers, les excavations n’ont pas besoin d’être aussi profondes (pour éviter que les conduits ne soient endommagés) et les tuyaux en PVC sont flexibles, ce qui rend leur installation plus facile.

CRITERES DE CONCEPTION

EFFICACITE DE RENDEMENT

Les systèmes d’assainissement sous vide subissent moins d’inondations et d’infiltrations que les systèmes d’égouts conventionnels parce qu’ils sont hermétiques.

DESAVANTAGES

Les pompes des systèmes sous vide peuvent seulement produire une force ascensionnelle maximale de 10 mètres d’eau. Cela limite les lieux où elles peuvent être utilisées. En outre, il peut y avoir un problème d’odeurs du à la remontée de gaz odorants. Un minimum de 70 habitations est nécessaire pour l’utilisation efficace de ce système.

RESIDUS PRODUITS

Non-disponible.

FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN

Les stations d’assainissement sous vide exigent un entretien quotidien et une inspection annuelle des valves à chaque point de raccordement. Les pompes de systèmes sous vide et d’évacuation nécessitent généralement d’importantes réparations ou d’être remplacées tous les dix ans.

INSTALLATIONS DANS LA REGION DES CARAIBES

KCM n’est au courant d’aucune installation dans la Région des Caraïbes.

REFERENCES

Banque Panaméricaine pour le développement 1992 ; U.S. Department of Commerce 1991 ; U.S. EPA octobre 1980 ; U.S. EPA octobre 1991 ; U.S. State Department 1994.

EGOUTS GRAVITAIRES DE PETIT DIAMETRE

 DESCRIPTION

Les égouts gravitaires de petit diamètre (SDG ; Small-diameter gravity) transportent les effluents des fosses septiques à une location de traitement centralisée. Parce que les fosses septiques éliminent la plupart des matières solides en suspension dans les eaux d’égouts, il y a peu d’obstruction et les conduites peuvent donc avoir de plus petits diamètres que les conduites des égouts conventionnels. Des conduites en PVC sont généralement utilisées pour les systèmes d’égouts SDG.

APPLICATIONS

Les égouts SDG sont généralement utilisés dans des régions de faible à moyenne densité de population, lorsque les terrains permettent un écoulement par gravité vers une location centralisée ou une structure de traitement. Ils n’exigent pas une pente aussi forte que les égouts conventionnels gravitaires et peuvent être utilisés lorsqu’il est difficile d’obtenir une pente appropriée aux égouts conventionnels. Ils peuvent aussi être utilisés lorsque les sols sont rocheux ou instables ou le niveau des nappes d’eau souterraines est élevé. Les coûts de construction sont beaucoup plus bas que ceux des égouts conventionnels parce que les matériaux sont moins chers, les excavations n’ont pas besoin d’être aussi profondes (pour éviter que les conduits ne soient endommagés) et les tuyaux en PVC sont flexibles, ce qui rend leur installation plus facile.

CRITERES DE CONCEPTION

EFFICACITE DE RENDEMENT

Les égouts gravitaires de petit diamètre subissent moins d’inondations et d’infiltrations que les égouts conventionnels.

DESAVANTAGES

Le principal désavantage des égouts SDG est qu’il s’agit d’une nouvelle technologie. Des utilisations précédentes n’ont pas eu l’efficacité adéquate parce qu’ils avaient été mal conçus et mal construits.

RESIDUS PRODUITS

Non-disponible.

FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN

Les principales contraintes de fonctionnement et d’entretien des systèmes d’égouts SDG sont l’évacuation des effluents septiques des fosses septiques et la vérification occasionnelle des raccordements des drains collecteurs.

INSTALLATIONS DANS LA REGION DES CARAIBES

KCM n’est au courant d’aucune installation dans la Région des Caraïbes.

REFERENCES

Herbert, J.C. et al. 1992 ; Banque Panaméricaine pour le développement 1992 ; U.S. Department of Commerce 1991 ; U.S. EPA 1980 ; U.S. EPA 1991.

SYSTEMES DE FOSSES SEPTIQUES

 DESCRIPTION

Un pourcentage important des foyers au sein de la Région des Caraïbes se débarrasse de ses eaux d’égouts en utilisant des systèmes sur site. Un système sur site est ici définit comme un système de traitement et d’évacuation des eaux d’égouts, immédiatement adjacent à une maison ou à un complexe résidentiel. Ce sont des systèmes avec des canalisations d’eau jusqu’à la maison et un traitement et une évacuation sur le terrain de toutes les eaux et déchets résiduaires des toilettes, éviers, baignoires et douches. Les systèmes individuels pour les habitations sans eau courante sont traités dans une autre feuille descriptive.

Le système à pied d’œuvre le plus typique dans la Région des Caraïbes est celui de la fosse septique avec un champ d’épuration ou un puits absorbant. Dans de nombreuses régions, les systèmes de drainage des sols ne sont pas appropriés à l’évacuation des eaux d’égouts à pied d’œuvre parce que les sols ne sont pas assez perméables ou le niveau des nappes d’eau souterraines est élevé. Dans de telles circonstances, les systèmes alternatifs pour l’évacuation des eaux d’égouts incluent les systèmes à tertres d’infiltration et à évapotranspiration. D’autres systèmes plus mécanisés pour le traitement à pied d’œuvre sont disponibles en plus des fosses septiques et incluent les contacteurs biologiques à rotation, les filtres à gravier de recirculation, les filtres intermittents et d’autres systèmes dont le but est de traiter les eaux d’égouts pour les évacuer dans des eaux souterraines. Dans la plupart des cas, ces systèmes sont des versions à pied d’œuvre de technologies des eaux d’égouts qui sont traitées dans d’autres feuilles descriptives et ne sont donc pas étudiés ici. Trois types de systèmes sont analysés dans cette feuille descriptive :

Fosses septiques avec champ d’épuration. Une fosse septique avec un champ d’épuration pour l’évacuation des eaux devrait être la première option de traitement à faible densité considérée si les conditions des sols sont appropriées. Les fosses septiques sont utilisées pour les maisons individuelles ainsi que pour les petits pâtés de maisons. Les eaux résiduelles des toilettes, des éviers et des autres commodités de la maison s’écoulent via une conduite dans un réservoir enterré et étanche. Ce réservoir devrait être assez grand maintenir la faible vélocité du flux pour permettre aux particules solides de se déposer au fond. Avec le temps ces matières solides s’entassent et forme une couche de boue. Cependant, les micro-organismes anaérobies (bactéries qui se développent en l’absence d’oxygène) se nourrissent des matières organiques de la couche de boue, ralentissant le processus d’amoncellement de la boue.

Les effluents clarifiés s’écoulent hors de la fosse pour le traitement final et leur évacuation dans un champ d’épuration, qui peut être un simple trou rempli de graviers. Des aires de drainage plus élaborées incluent les systèmes de distribution par canalisation qui évacuent les effluents sur une aire de surface plus grande. Les tranchées des aires de drainage ont généralement une profondeur de 300 à 1500 mm et une largeur de 300 à 900 mm. Les conduites de distribution doivent être installées sur une épaisseur de gros graviers (20 à 60 mm) de 150 mm. La surface nécessaire à l’évacuation des effluents dépend du taux d’écoulement et du taux d’infiltration du sol.

Lorsque cela est possible, les aires de drainage devraient être utilisées d’une façon intermittente pour allouer une période de séchage. Deux aires de drainage, permettant l’alternance entre chacune, sont aussi une méthode de séchage. Celui-ci améliore, d’une façon signifiante, l’efficacité d’un champ d’épuration et en augmente sa durée d’utilisation.

Fosses septiques avec tertres d’infiltration. L’évacuation des effluents d’une fosse septique dans un système à tertres d’infiltration est une option de traitement lorsque les conditions du sous-sol ne sont pas appropriées à l’utilisation d’une fosse septique avec un champ d’épuration. Le système consiste en une fosse septique, une petite pompe ou siphon, un compartiment de dosage, des canalisations de distribution et un tertre d’infiltration élevé. Les eaux d’égouts s’écoulent dans la fosse septique au fond de laquelle les matières solides se sont déposées et les effluents clarifiés s’écoulent à l’autre bout dans un compartiment de dosage. La digestion anaérobie des matières solides organiques ralentit l’accumulation de la boue dans la fosse. Lorsque les fluides atteignent une hauteur spécifiée dans le compartiment de dosage, les effluents sont pompés ou siphonnés dans un tertre d’infiltration élevé et situé au-dessus du sol. Le tertre d’infiltration est constitué de sable et d’agrégat grossier. Les effluents qui s’écoulent dans le monticule sont traités comme dans un champ d’épuration conventionnelle. Un géotextile peut être installé autour des canalisations de distribution pour permettre une répartition plus homogène des effluents dans le tertre d’infiltration.

Fosses septiques avec lits d’évapotranspiration. Les fosses septiques peuvent aussi être utilisées avec lits d’évapotranspiration (ET ; évapotranspiration). Les lits ET sont constitués d’un banc de sable avec une membrane imperméable et des canalisations de distribution des eaux d’égouts. Les eaux résiduelles emplissent la porosité du sable et s’élèvent jusqu’à la portion supérieure du lit par pression hydraulique et action capillaire. Dans la portion supérieure du lit, les eaux s’évaporent dans le sol par une vaporisation directe et par les feuilles de la végétation enracinée, qui pousse à la surface du lit. Dans les systèmes d’évapotranspiration/absorption (ETA), la membrane imperméable est omise et les eaux peuvent s’écouler dans le sous-sol. Une modification supplémentaire du système d’évapotranspiration est d’évacuer seulement les eaux d’égouts des toilettes dans les lits ETA et d’évacuer les eaux résiduelles des éviers et des douches (eaux grises) dans des puits absorbants ou des écoulements de surface. Les systèmes d’évapotranspiration sont fortement limités par le fait qu’ils fonctionnent seulement durant les mois de l’année où l’évaporation excède les précipitations.

APPLICATIONS

Les fosses septiques avec des aires de drainage sont principalement utilisées dans les zones rurales ou suburbaines pour les maisons individuelles ou les petits pâtés de maisons. Les systèmes de fosses septiques avec des tertres d’infiltration sont utilisés lorsque les conditions du sol ne permettent pas d’avoir un champ d’épuration souterraine, principalement dans les zones rurales ou suburbaines pour les maisons individuelles ou les petits pâtés de maisons. Les tertres d’infiltration sont appropriés quant le taux de perméabilité du sol est inférieur à 25 mm/heure, les roches de fond sont peu profondes ou la nappe aquifère est proche de la surface des sols. Les systèmes ET peuvent uniquement être utilisés dans les climats où l’évaporation excède les précipitations tous les mois de l’année.

CRITERES DE CONCEPTION

Pour les fosses septiques conventionnelles avec un champ d’épuration :

EXIGENCES DE SURFACE DES AIRES DE DRAINAGE

Taux d’infiltration (mm/heure)

Surface nécessaire au taux d’écoulement (m2/m3/jour)

1500

11.5

500

16.4

300

20.3

150

27.0

100

31.1

50

40.9

40

49.0

25

53.9

Pour les fosses septiques avec tertres d’infiltration :

Pour les systèmes ET :

EFFICACITE DE RENDEMENT

Le rendement d’une fosse septique avec un système d’absorption dépend de sa conception, des techniques de construction, du type de sol (perméabilité et composition) et des déversements. Dans des systèmes qui ont été correctement conçus, le sol élimine les DOB, les matières solides en suspension, les bactéries, les virus, les taux de phosphate et les métaux lourds des effluents. Cependant, les nitrates et le chlorure s’infiltrent facilement dans les sols plus grossiers. Par elle-même, une fosse septique éliminera 30 à 50% des DOB, 40 à 60% des matières solides en suspension, environ 15% du phosphore et 70 à 80% des huiles et des graisses. L’efficacité de rendement d’un système à tertre d’infiltration est similaire à celle d’une fosse septique avec un champ d’épuration. Les systèmes ET n’ont pas d’effluents à évacuer.

DESAVANTAGES

L’efficacité de traitement des systèmes d’absorption par les sols dépend principalement de la perméabilité des sols et de la profondeur des nappes d’eau souterraines. Les sols durs et imperméables sont de mauvaises aires de drainage. Des taux élevés de déversements d’effluents peuvent rapidement saturer les sols, ce qui produit des mares d’effluents à la surface. Dans les sols bien aérés, les concentrations de nitrate dans les nappes d’eau souterraines peuvent augmenter. Lorsque la capacité de contenance du sol est excédée, les nappes d’eau souterraines deviennent contaminées. La boue ne peut être utilisée comme un fertilisant que lorsque aucun déchet récent n’y a été ajouté pendant une semaine.

Les systèmes à tertre d’infiltration sont relativement plus chers qu’une fosse septique avec un champ d’épuration. Ils nécessitent une aire de surface plus importante que les aires d’absorption souterraines et ne peuvent fonctionner correctement si la perméabilité du sol est inférieure à 15 cm/heure. Un siphon ou une pompe est nécessaire pour élever les effluents, ce qui entraîne des coûts supplémentaires de fonctionnement et d’entretien.

Les systèmes ET ne peuvent traiter que des taux de déversements beaucoup plus faibles que les aires de drainage ou les tertres d’infiltration et ne peuvent être utilisés que dans les climats arides.

RESIDUS PRODUITS

Les résidus associés aux systèmes de fosses septiques sont la boue qui s’amasse au fond des fosses, à raison d’environ 0,04 m3 par personne/an.

FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN

La boue doit être évacuée des fosses septiques tous les 2 ou 3 ans. Les systèmes à tertre d’infiltration entraîne des coûts supplémentaires dus à la consommation d’énergie de la pompe et à l’entretien.

INSTALLATIONS DANS LA REGION DES CARAIBES

Les fosses septiques avec des aires de drainage sont beaucoup utilisées dans les îles des Caraïbes. KCM n’a pas connaissance de systèmes à tertre d’infiltration qui soient utilisés dans la région. Les systèmes ET ont été utilisés avec succès en Jamaïque.

REFERENCES

EPA, Février 1980 ; EPA, Octobre 1980 ; Kaltwasser, 1995 ; U.S. Department of Commerce, 1991.

BASSINS TAMPONS

DESCRIPTION

Un bassin tampon reçoit et stocke les eaux d’égouts en provenance des foyers ou des établissements commerciaux jusqu’à ce qu’elles soient pompées et transportées dans une station d’épuration. Le bassin doit être étanche et hermétique à l’eau et à l’air et doit avoir un avertisseur qui indique les niveaux élevés des fluides. Il devrait avoir une capacité de contenance d’au moins deux jours une fois que l’avertisseur a émit un signal.

APPLICATION

Les bassins tampons sont principalement utilisés dans les zones où les fosses septiques avec champ d’épuration ou tertre d’infiltration ne peuvent pas être utilisées. Ils sont aussi utilisés dans les régions où l’environnement est particulièrement sensible, lorsque les substances nutritives ne doivent pas infiltrer les nappes d’eau souterraines.

CRITERES DE CONCEPTION

EFFICACITE DE RENDEMENT

Des digestions anaérobies se produisent dans le bassin, comme dans les fosses septiques. Cependant, le système est d’un fonctionnement très sur s’il a été conçu et construit correctement et si des techniques appropriées de pompage sont employées.

DESAVANTAGES

L’épuisement peut être très cher si le bassin est éloigné de la station d’épuration. La technique de pompage doit être fiable et efficace et une station d’épuration appropriée est aussi nécessaire.

RESIDUS PRODUITS

Les seuls résidus associés à un bassin tampon sont les eaux d’égouts qui doivent être transportées dans une structure de traitement.

FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN

Des coûts générés par le pompage et le transport sont liés à la bâche de pompage, ainsi que les coûts de l’évacuation et du traitement.

INSTALLATIONS DANS LA REGION DES CARAIBES

KCM n’a pas connaissance d’installations spécifiques dans la Région des Caraïbes.

REFERENCES

EPA, septembre 1992 ; U.S. Department of Commerce, 1991.

SYSTEMES INDIVIDUELS

DESCRIPTION

Les systèmes individuels pour l’évacuation des eaux d’égouts consistent en une variété de toilettes n’utilisant pas d’eau. Les principaux types de toilettes qui n’utilisent pas d’eau sont les latrines à fosses, les toilettes à incinération, les toilettes à compost et les toilettes à recirculation d’huile. Ces systèmes peuvent être utilisés dans des zones où il n’y a pas l’eau courante et lorsque des systèmes de collecte des eaux d’égouts ou des systèmes d’évacuation indépendants sont nécessaires pour les eaux noires (excréments) et les eaux grises (autres déchets).

APPLICATION

Les systèmes individuels sont appropriés dans les zones qui ne sont pas, ou peu, desservies par des canalisations d’eau ou par des systèmes toilettes n’utilisant pas d’eau de collecte des déchets.

CRITERES DE CONCEPTION

Latrines à fosse

Toilette à incinération

Toilette à compost

Recirculation d’huile

EFFICACITE DE RENDEMENT

Les latrines à fosse fournissent un traitement excellent si elles sont conçues convenablement et ne sont pas surchargées. Le degré de traitement des effluents, avant qu’ils atteignent les nappes d’eau souterraines, dépend des caractéristiques du sol, à savoir la profondeur des nappes d’eau souterraines, la perméabilité et la composition du sol. L’avantage des toilettes à incinération, compost et recirculation d’huile est que leur masse polluante est éliminée des eaux grises, ce qui rend leur traitement plus facile et moins cher.

DESAVANTAGES

Les latrines à fosse peuvent seulement recevoir de petites quantités de déchets. Elles ne sont pas appropriées dans les zones où l’environnement est particulièrement sensible. Des problèmes d’odeurs et d’épidémie ou de contagion peuvent se développer. Les toilettes à incinération ont une capacité d’environ trois utilisations par heure. Un entretien fréquent set nécessaire pour les unités à combustible et les unités électriques. Celles-ci utilisent beaucoup d’énergie. Les toilettes à compost avec des compartiments à compost séparés peuvent uniquement être utilisées pour les foyers qui n’ont pas plus de cinq habitants. Des unités plus petites et intégrées peuvent être utilisées pour les foyers qui ont jusqu’à deux habitants. Ces toilettes exigent que l’usager sache les utiliser et les entretenir. Les toilettes à recirculation d’huile requièrent des équipements de filtrage pour séparer les matières solides de l’huile minérale. L’évacuation des matières solides est difficile parce qu’elles sont très huileuses et aucun recyclage domestique n’est encore connu. Tous ces systèmes peuvent ne pas être jugés très esthétiques.

RESIDUS PRODUITS

Les latrines à fosses produisent entre 0,05 et 0,06 m3 de boue par personne et par an. Les toilettes à incinération produisent des cendres inoffensives, qui doivent être évacuées. Les toilettes à compost peuvent fournir un engrais pour les sols si la boue a été convenablement stabilisée. Les toilettes à recirculation d’huile produisent des résidus de matières solides huileuses qu’il est difficile de bien évacuer.

FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN

Les latrines à fosses doivent être vidangées ou épuisées tous les deux ou trois ans. Les toilettes à incinération exigent beaucoup d’entretien de nettoyage et consomment beaucoup d’énergie. Les toilettes à compost requièrent l’addition périodique d’agents de concentration tels que l’humus et l’herbe – ou d’autres matières végétales. Le mélange est nécessaire pour obtenir des conditions aérobies. Les équipements de filtrage usés des toilettes à recirculation d’huile doivent être nettoyés ou remplacés et l’huile doit être désinfectée et ajoutée lorsqu’il en manque.

INSTALLATIONS DANS LA REGION DES CARAIBES

Les latrines à fosses sont beaucoup utilisées dans les zones rurales de la Région des Caraïbes. Les autres procédés d’évacuation n’ont pas encore été acceptés dans la Région.

REFERENCES

EPA, Octobre 1980 ; U.S. Department of Commerce, 1991 ; Banque mondiale ; 1982.

LAGUNAGE (LAGUNE DE DECANTATION)

DESCRIPTION

Le lagunage, qu’on appelle aussi lagunes de décantation, devrait être considéré comme une option de traitement des eaux d’égouts dans les communautés où le prix des terres n’est pas élevé, la main d’œuvre qualifiée est limitée et le climat est chaud. Ce procédé est souvent le moins cher et une méthode efficace de traiter les eaux d’égouts domestiques lorsque le prix des terrains le permet et les normes de qualité des eaux réceptrices des effluents ne sont pas strictes. Les eaux d’égouts sont déversées dans une lagune où les bactéries transfèrent et éliminent les polluants tels que les DOB, les substances nutritives, les matières solides en suspension et les pathogènes.

Il y a de nombreux types de lagunage. Le lagunage aéré utilise un équipement mécanique pour maintenir des conditions aérobies. Les matières organiques sont dégradées par des organismes qui utilisent de l’oxygène. Les lagunes facultatives ont habituellement des temps de détention plus longs que les lagunes aérées. Les lagunes ne sont pas mécaniquement aérées. L’oxygène provient de la croissance photosynthétique des algues dans la couche de surface des lagunes. Elles sont conçues pour que leur partie supérieure soit aérobie, alors que les couches inférieures n’ont pas d’oxygène. Le lagunage anaérobie est habituellement sans oxygène dans toute sa profondeur. De tous les systèmes de lagunage, c’est celui-ci qui est le plus profond et qui reçoit le plus de polluants. Les lagunes à forte concentration d’algues (HRAP ; High rate algae ponds) sont des lagunes peu profondes, faisant parties d’un système de lagunage intégré qui peut comprendre une roue à aube ou des mélangeurs à pompe de flux axial, pour favoriser la croissance des algues. Les lagunes de maturation sont conçues pour l’élimination des pathogènes. Elles sont plus efficaces lorsqu’elles sont en série successive. Le système de lagunage avancé, intégré (AIPS ; Advanced Integrated Pond System) utilise une combinaison de lagunes anaérobies, facultatives, à forte concentration d’algues, de colmatage et de maturation avec la recirculation des effluents vers les cellules anaérobies.

Après le traitement, les effluents peuvent être évacués de l’une de ces trois façons. Le déversement continu est la méthode la plus simple et la plus courante d’évacuation des effluents. Le rejet contrôlé est l’évacuation des effluents une fois que l’eau est de bonne qualité ou lorsque les eaux réceptrices ont un débit élevé (si les effluents sont évacués dans un cours d’eau ou une rivière). La troisième option est de se débarrasser des effluents par l’évaporation ou l’infiltration dans les sols, plutôt que de les évacuer dans des eaux réceptrices. Cette option est uniquement possible lorsque le taux d’évaporation combiné au taux d’infiltration est supérieur ou égal au flux d’affluence des eaux d’égouts.

APPLICATIONS

Le lagunage est un procédé de traitement des eaux d’égouts versatile. Il peut être utilisé pour le traitement des eaux d’égouts domestiques et industrielles. Le lagunage aérobie, facultatif et anaérobie peut être utilisé comme première étape d’un processus de traitement des eaux d’égouts, sans traitement préliminaire, mais les effluents devraient être filtrés pour éliminer les matières flottantes. Les lagunes facultatives ou aérobies peuvent aussi être utilisées comme procédé de finition avant l’évacuation finale des effluents. Les lagunes de maturation sont habituellement conçues pour permettre des temps de rétention et de contact à la lumière suffisant à l’élimination ou à la mort des pathogènes. Le lagunage anaérobie est particulièrement utile pour les déchets industriels avec de fortes concentrations en DOB. Le lagunage anaérobie requiert habituellement qu’un lagunage aérobie ou facultatif lui succède car les effluents nécessiteront un traitement complémentaire.

CRITERES DE CONCEPTION

Les critères de conception des systèmes de lagunage dans les climats chauds (températures supérieures à 15 degrés C durant les mois d’hiver les plus froids) sont résumés dans le tableau ci-dessous :


Type

Temps de détention
Jours

DOB concentration
kg/d/ha

Profondeur
mètres
Aéré

5-15

N/A

2-4
Facultatif

5-30

40-250

2-3
Forte concentration d’algues

1-3

100-800

1-2
Anaérobie

5-20

500-1500

3-5
Maturation

Moins de 5

N/A

1-2

EFFICACITE DE RENDEMENT

Le lagunage anérobie élimine environ entre 40 et 60% de l’affluence de DOB. Les autres types de lagunage peuvent efficacement atteindre une concentration des effluents en DOB de 30 mg/l et même plus s’ils sont bien conçus. Les concentrations en matières solides en suspension sont généralement supérieures à 30 mg/l. Certaines lagunes peuvent atteindre des concentrations en matières solides en suspension de 20 à 30 mg/l, cependant la plupart peut seulement atteindre une concentration des effluents en matières solides entre 30 et 90 mg/l. Les concentrations des effluents en coliformes fécaux varient énormément. Le temps de détention, l’exposition à la lumière du soleil, le pH et la géométrie des lagunes sont des éléments qui ont tous une influence sur l’élimination des coliformes. Si les étangs de maturation sont utilisés comme procédé de finition, des taux de coliformes aussi bas que 200 à 400/ml peuvent être efficacement atteints, sans chloruration. Une élimination partielle de la nitrogène peut être atteinte par l’ascendance des algues et par la nitrification (conversion de l’ammoniaque en nitrate) et la dénitrification (ascendance des nitrates suite à l’élimination des DOB carbonés).

DESAVANTAGES

Le principal désavantage des systèmes de lagunage est qu’il nécessite une grande superficie de terres. Des taux relativement élevés de matières solides en suspension dans les effluents par rapport aux taux des stations d’épurations conventionnelles et mécanisées et qui sont bien exploitées sont un autre désavantage. Si les terres sont abondantes et les eaux réceptrices ne sont pas très sensitives à des déversements contenant des quantités modérées de matières en suspension, le lagunage est une option de traitement appropriée pour la plupart des communautés. Si un taux élevé d’élimination est exigé, des procédés de finition sont nécessaires. Les algues sont souvent les principales sources de matières solides en suspension des effluents. Si de faibles taux de matières solides en suspension sont requis, les algues peuvent être filtrées ou éliminées par d’autres procédés tels que l’aéro-flottation. Une solution potentielle au problème de la production excessive d’algues dans les lagunes est d’utiliser plusieurs lagunes de maturation en série, chacune avec un temps de détention trop court pour éviter la croissance des algues. L’évacuation dans des systèmes de marais pour la finition est une autre solution potentielle. Dans les systèmes de lagunes où le contrôle des algues est un problème, les effluents devraient être évacués par des puits sous la surface, car la plupart des algues flottent. Les mouches peuvent être une nuisance dans certains climats tropicaux. Les Talapias, des poissons vivaces, peuvent aider à contrôler ce problème, ainsi que l’emplacement stratégique des lagunes dans des zones ventées et exposées aux éléments et l’entretien de la végétation pour éliminer l’habitat des insectes.

RESIDUS PRODUITS

Il a été noté que la boue est produite dans les lagunes aérobies ou facultatives à un taux de 0,04 m3 par personne/jour. Cependant, de nombreuses lagunes n’ont pas une accumulation importante de boue, même après des dizaines d’années de déversement. D’autres, telles que les lagunes Beetham à Port of Spain, Trinité, se remplissent rapidement. La conception doit prendre en considération les contraintes d’évacuation de la boue en se basant sur des calculs rationnels d’accumulation de la boue dans les conditions de conception des déversements. De petites pompes à dévaser, installées sur les berges, peuvent être utilisées efficacement pour éliminer la boue des lagons lorsque les accumulations ne sont pas importantes.

FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN

Les lagunes peuvent nécessiter l’élimination de la boue tous les deux ou trois ans et l’entretien régulier de la végétation. L’entretien régulier de l’équipement mécanique, tel que les pompes de recirculation, les mélangeurs ou l’équipement d’aération, peut aussi être nécessaire pour certains types de lagons.

INSTALLATIONS DANS LA REGION DES CARAIBES

Le lagunage est communément utilisé dans la Région des Caraïbes, lorsque l’espace nécessaire est disponible. La station de Los Guayos à Valencia, Venezuela, est un système de lagunage avec des lagunes primaires anaérobies, des lagunes facultatives et la recirculation des effluents, conçu pour desservir une population extrême de 1,5 millions d’habitant. La station d’épuration de Rodney Bay à Ste Lucie est un système AIPS qui a fonctionné d’une façon efficace. Les lagunes Beetham à Port of Spain, Trinité, furent conçues à la fin des années 1950 comme des lagunes anaérobies et facultatives pour desservir une population de 150,000 personnes.

REFERENCES

Archer, A.B., 1990 ; Archer, J.P., 1983 ; Curtis, T.P., 1992 ; Ellis, K.V., 1991 ; Evans, B., 1993 ; Ghrabi, A., 1993 ; Kruzic, A., 1994 ; Lansdell, M., 1996 ; Lansdell, M., 1987 ; Lansdell, M., 1991 ; Mayo, A.W., 1996 ; Mendes, B.S., 1995 ; Millette, W.M., 1992 ; Mills, S.W., 1992 ; Oragui, J.H., 1995 ; Phelps, H.O., 1973 ; Picot, B., 1992 ; Rich, L.G., 1996 ; Sweeney, V., 1996 ; U.S. EPA, 1983 ; U.S. EPA, 1992.

MARAIS CONSTRUITS

DESCRIPTION

Les marais construits sont un excellent procédé de traitement pour éliminer les DOB et les matières solides en suspension, ainsi que d’autres substances, des eaux d’égouts domestiques et industrielles. Deux types de marais sont communément utilisés pour le traitement des eaux d’égouts : les flux à la surface des eaux et les flux sous la surface. Dans les systèmes de flux à la surface des eaux (FWS ; free-water surface), les eaux d’égouts s’écoulent par un lit ou un canal peu profond et sont en contact avec la végétation émergente et l’atmosphère. Les eaux d’égouts sont traitées par la communauté microbienne anaérobie qui vit sur les tiges et les racines des plantes, ainsi que par les communautés aérobies dans les eaux de surface. Dans les systèmes de flux sous la surface (SF ; subsurface flow), un pied ou plus de gravier ou de sable grossier est utilisé pour supporter les zones d’enracinement de la végétation émergente. Les eaux d’égouts sont principalement traitées par la communauté microbienne des zones des racines et des roches situées dessous. Les marais à flux sous la surface ont habituellement une barrière d’argile ou une membrane de séparation entre les flux qui sont traités et les nappes d’eau souterraines pour éviter que celles ci soient contaminées. Les effluents peuvent être récupérés ou, plus généralement, déversés dans une rivière ou un océan. Les marais nécessitent une grande aire de terrains mais peuvent être facilement gérés et exploités par une main d’œuvre sans qualifications. Les systèmes FWS sont plus appropriés comme traitement subséquent au lagunage alors que les systèmes SF devraient succéder aux fosses septiques ou d’autres systèmes de traitement.

APPLICATIONS

Les marais peuvent traiter toutes les eaux d’égouts, des effluents des fosses septiques aux effluents des traitements secondaires. Ils peuvent être utilisés comme des zones tampons pour traiter les écoulements des eaux de pluies urbaines et, parce qu’ils sont d’excellents systèmes pour l’élimination des matières solides en suspension, ils sont capables d’éliminer les métaux des flux de déchets. Les marais sont excellents pour l’élimination des DOB et des matières solides en suspension, à condition qu’ils ne soient pas surchargés (surcharge hydraulique ou surcharge de polluants). Les deux systèmes de marais éliminent aussi les coliformes fécaux et autres pathogènes. Ils sont aussi appropriés pour les communautés de faible à moyenne densité, lorsqu’il y a un système de collecte des eaux d’égouts et lorsque les terrains appropriés sont disponibles pour leurs constructions. Ils sont plus facilement construits sur des terrains plats, mais peuvent aussi être construits avec succès en forme d’amphithéâtre sur une colline. Les deux systèmes sont excellents pour la dénitrification et peuvent fournir de bons taux d’élimination de nitrogène lorsqu’ils succèdent à des systèmes de nitrification.

CRITERES DE CONCEPTION

Il n’y a pas de consensus aux Etats-Unis sur les critères de conception pour les marais construits. Les critères de conception ci-dessous furent élaborés en Europe, où les systèmes de marais ont été utilisés plus communément. Des expériences récentes sur les marais construits dans les climats tropicaux ont obtenus de bons taux d’élimination avec des taux de déversement deux à trois fois supérieurs à ceux acceptés en Europe.

Marais avec flux a la surface des eaux

Marais à flux sous la surface

EFFICACITE DE RENDEMENT

Les marais peuvent atteindre de très hauts taux d’élimination de DOB si les DOB affluents sont dans des états colloïdaux particulaires ou étendus, mais des taux d’élimination de 80 à 90% -- pour les DOB et les matières solides en suspension – sont plus typiques. L’élimination de la nitrogène dépend de sa forme d’affluence et du temps de détention ; des systèmes à flux immergés sont parvenus à des taux d’élimination supérieurs à 90%, mais des taux d’environs 30% sont plus typiques de ces systèmes. Une ou deux élimination en bloc de coliformes fécaux ont été observées, cependant leur élimination n’est pas aussi constante dans les systèmes de marais que dans les lagunes de décantation. L’élimination du phosphore n’est pas prévue initialement, à moins que la végétation soit récoltée (jusqu’à 15% d’élimination).

DESAVANTAGES

Les systèmes de marais FWS ont besoin de beaucoup d’espace pour fonctionner correctement. Ils sont efficaces et fiables si les déversements organiques et hydrauliques ne sont pas trop élevés. Lorsque les taux de déversements de matière organique soluble augmentent, l’élimination des DOB et des matières solides en suspension devient moins fiable. L’élimination des coliformes fécaux n’est également pas fiable, en partie à cause de l’utilisation des marais construits par les oiseaux et les animaux ; le recyclage direct, sans désinfection ou filtrage, est assurément risqué. Pour de nombreuses eaux réceptrices, les effluents des marais doivent être désinfectés et réaérés, car le processus est un processus anaérobie par inhérence. Les mouches et les moustiques peuvent constituer une nuisance dans les zones de marais FWS. Ce phénomène peut être partiellement contrôlé en implantant des Talapias, une espèce de poisson vivace, dans les zones du marais exposées aux éléments.

RESIDUS PRODUITS

Les DOB et les substances nutritives, éliminées des flux de déchets, alimentent la croissance de la végétation émergente et des matières biologiques attachées aux racines de la végétation et aux équipements de filtrage (si un système à flux sous la surface est utilisé). Le taux de croissance typique de la végétation varie entre 56 et 80 kg/hectare/jour. Normalement, la végétation des marais SF n’est pas récoltée. Les systèmes FWS convenablement conçus et entretenus exige une récolte régulière de la végétation.

FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN

La principale activité d’entretien est la récolte des nouvelles croissances de végétation dans les marais FWS. Si des métaux toxiques sont présents dans les flux de déchets, les racines et les feuilles de la végétation devraient être convenablement évacuées pour éviter qu’elles ne soient ingérées par des êtres humains ou des animaux. Les débouchés, dégorgeoirs, pompes et d’autres entretiens mécaniques peuvent être nécessaires. Dans l’ensemble, les contraintes d’exploitation et d’entretien des systèmes de marais sont réduites.

INSTALLATIONS DANS LA REGION DES CARAIBES

Les marais sont habituellement utilisés comme des procédés finaux tertiaires ou de finition dans le processus de traitement dans les Caraïbes. Ils sont plus efficaces s’ils sont utilisés de cette manière. Ils ne sont généralement pas considérés en tant que traitement secondaire à cause de la surface de terrain requise. Le traitement par les marais n’est pas considérablement utilisé dans les Caraïbes, bien que ce soit une technologie promettante à cause du climat chaud et humide de la région.

REFERENCES

Boutin, C., 1993 ; Choate, K.D., 1990 ; Green, M.B., 1995 ; Kreissl, J.F. ; Kruzic, A., 1994 ; Mitchell, D.S., 1995 ; Netter, R., 1993 ; Perfler, R., 1993 ; Polprasert, C., 1996 ; Sweeney, V., 1996 ; U.S. EPA, 1980 ; U.S. EPA, 1980 ; U.S. EPA 1988 ; U.S. EPA 1992 ; Urbanc-Bercic.

TRAITEMENT PAR LES SOLS

 DESCRIPTION

Le traitement par les sols est l’application contrôlée des eaux d’égouts sur la surface des terres, pour leur traitement par des procédés physiques, chimiques et biologiques. Les trois modèles de base sont l’application lente (qu’on appelle aussi irrigation), l’infiltration rapide et l’épandage à la surface des sols.

Dans le procédé d’application lente, des effluents primaires ou secondaires sont appliqués sur une surface plantée de végétation et s’écoulent dans la zone des racines et dans le sol. Des drains souterrains peuvent être utilisés si les effluents doivent être recyclés ou évacués ailleurs. Dans le procédé d’infiltration rapide, des effluents primaires ou secondaires sont appliqués sur des sols modérément ou très perméables. Les eaux d’égouts sont traitées lors de leur infiltration dans le sol. Des drains souterrains ne sont pas habituellement utilisés et les eaux d’égouts traitées peuvent être utilisées pour renfler les nappes d’eau souterraines. L’épandage à la surface des sols est l’application homogène des effluents primaires et secondaires au sommet de pentes plantées d’herbe. Les eaux d’égouts s’écoulent sur la surface plantée et sont traitées avant qu’elles ne soient collectées dans des fossés d’évacuation au bas des pentes. Ce procédé est plus approprié aux sols imperméables mais peut aussi fonctionner avec des sols ayant une perméabilité de faible à moyenne.

APPLICATIONS

Les procédés de traitement par les sols peuvent utiliser des eaux d’égouts qui ont reçu un traitement primaire ou secondaire. Plus le niveau de traitement qu’ont reçu les eaux d’égouts est élevé, mois l’aire de surface requise a besoin d’être étendue. L’application lente est le procédé le plus approprié pour les sols avec une perméabilité de faible à moyenne. C’est une bonne façon de recycler l’eau et les substances nutritives et de faire pousser des produits ou plantes utiles. L’infiltration rapide est appropriée aux sols avec une forte perméabilité et des nappes d’eau souterraines profondes. L’épandage à la surface des sols est approprié aux sols imperméables, sur des terrains qui ont une pente soutenue et uniforme ; c’est un procédé qui revient très cher si des constructions ou des excavations dans la terre sont nécessaires pour obtenir la pente convenable.

CRITÈRES DE CONCEPTION

Le tableau suivant résume les critères de conception pour les trois procédés de traitement par les sols :

CRITERES DE CONCEPTION POUR LES PROCEDES DE TRAITEMENT PAR LES SOLS
Procédés

Application lente

Infiltration rapide

Epandage superficiel
Unité hydraulique de déversement (m3/jour/hectare)

14 à 40

165 à 400

90 à 580
Traitement préliminaire minimale

Primaire

Primaire

Comminution
Pente du terrain (%)

<4

<4

2-8
Profondeur des nappes d’eau souterraines (m)

0.6-1

1-3

Sans importance
Perméabilité

Faible à moyenne

Rapide (sable)

Faible(argile)

EFFICACITE DE RENDEMENT

Les valeurs moyennes typiques et les valeurs maximales relatives à la concentration des polluants dans les effluents des systèmes de traitement par les sols sont résumées dans le tableau ci-dessous :

CONCENTRATION TYPIQUE DES POLLUANTS DANS LES EFFLUENTS DES SYSTEMES DE TRAITEMENT PAR LES SOLS
 

Application lentea

Infiltration rapideb

Epandage superficiel
 

Moyenne

Maximum

Moyenne

Maximum

Moyenne

Maximum

DOB

2

5

5

10

10

15

Matières solides en suspension (mg/l)

1

5

2

5

10

20

Nitrogène ammoniaque (mg/l)

0.5

2

0.5

2

4

8

Total Nitrogène N (mg/l)

3

8

10-20

20

15-25

10

Total Phosphore P (mg/l)

0.1

0.3

<1-3

5

4

6

Coliform Fécaux (#/100 ml)

<2

10

10

200

200

2,000
a. Concentration des effluents pour les procédés d’application lente, basée sur des taux de nitrogène inférieurs à la capacité d’absorption des plantes et une infiltration de 1,5 m dans un sol non saturé.

b. Concentration des effluents pour les procédés d’infiltration rapide, basée sur une infiltration de 4,5 m dans un sol non saturé.

DESAVANTAGES

Les procédés de traitement par les sols sont limités par le climat, la pente des terrains et les conditions des sols. Il se peut que l’application des eaux d’égouts doive être réduite ou même arrêtée durant les périodes humides. D’autres désavantages sont la nécessité d’avoir de très grandes surfaces de terrains et des problèmes d’odeurs ou de contagions peuvent apparaître si des traitements préliminaires qui ne sont pas appropriés sont utilisés.

RESIDUS PRODUITS

Les résidus associés aux traitements par les sols sont la croissance de la végétation et les matières solides générées par les procédés de traitement préliminaire.

FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN

La végétation qui pousse grâce à l’épandage à la surface des sols et au procédé d’application lente doit être récoltée régulièrement, alors que la végétation due au procédé d’infiltration rapide doit être récoltée périodiquement. Les taux de croissance dépendent du type de végétation utilisée et du volume et de la concentration des eaux d’égouts. Si les eaux d’égouts ne contiennent pas de métaux ou d’autres matières toxiques, la végétation récoltée peut être utilisée pour l’alimentation du bétail ou d’autres animaux fermiers. Les pompes et conduites de distribution doivent être contrôlées et nettoyées régulièrement.

INSTALLATIONS DANS LA REGION DES CARAIBES

KCM n’a pas connaissance d’installations spécifiques dans la Région des Caraïbes.

REFERENCES

Braungart, M., 1997 ; Kruzic, A., 199 ; Goldstein, N. 1981 ; U.S. E.P.A., 1980 ; U.S. E.P.A. 1992 ; U.S. E.P.A. 1984.

FILTRES A SABLE

 DESCRIPTION

Les filtres consistent en un ou plusieurs bancs d’une profondeur de 600 à 900 mm de matériaux granulaires. Les eaux d’égouts prétraitées sont appliquées sur ces bancs et sont traitées lors de leur écoulement. L’effluent est habituellement collecté par des drains souterrains et est évacué dans les sous-sols ou les eaux de surface. La plus grande partie du traitement se produit grâce à l’activité biologique aérobie dans la structure poreuse des filtres et grâce aux procédés physiques et chimiques d’élimination. La méthode de traitement est très constante, fiable et capable de produire des effluents de haute qualité avec de faibles taux de DOB, de matières solides en suspension et de pathogènes.

Il y a deux types principaux de filtres. L’un d’eux utilise des filtres à remous. Quand les pores des filtres à remous sont bouchés, le filtre peut refouler de l’eau propre, habituellement vers le haut, dans l’appareillage pour le nettoyer. Les filtres à remous peuvent créer des remous d’une façon continue, automatiquement ou par intermittence. Ils sont le plus souvent utilisés comme des traitements post-secondaires ou comme des procédés de finition dans les stations d’épuration conventionnelles et mécanisées. Les filtres à remous produisent des effluents d’une excellente qualité et n’exigent pas une grande superficie de terrains. Cependant, ce sont des traitements à haute technologie et chers. Ils ne sont pas approfondis dans le complément de cette feuille descriptive.

Les autres types de filtres sont ceux qui n’ont pas de mécanismes à remous et qui reçoivent des taux de déversements beaucoup faibles que les filtres à remous. Lorsque les couches supérieures de ces filtres lents à sable commence à s’engorger, elles sont simplement enlevées et remplacées. Les filtres à sable enterrés sont construits sous la surface ; les extrémités d’amont des drains souterrains se prolongent au dessus de la surface pour favoriser l’aération et la ventilation des eaux d’égouts. Les filtres à sable ouverts (ou intermittents) sont construits au niveau du sol, avec une surface exposée, ce qui permet un accès facile pour les contrôles et le nettoyage. Les filtres à graviers de recirculation sont des filtres ouverts qui recyclent de 300 à 500% du flux affluent. Les effluents traités sont continuellement mélangés avec les effluents pré-traités et sous déversés sur le filtre. Tous ces filtres nitrifient bien (convertir l’ammoniaque en nitrates). Seuls, les filtres à recirculation peuvent dénitrifier (convertir les nitrates en gaz nitrogène). La nitrification augmente le taux de nitrates dans les effluents, ce qui peut être un problème si ils sont évacués près d’une source d’eau potable. Uniquement les filtres à sable de recirculation, ouverts et enterrés sont décrits dans le reste de cette feuille descriptive.

APPLICATIONS

Les filtres à sable sont des méthodes efficaces et fiables pour le traitement eaux d’égouts, des effluents de fosses septiques aux effluents des traitements secondaires. Ils sont très appropriés pour les communautés rurales, les petits pâtés de maisons, les résidences individuelles et les entreprises, lorsque les terrains sont disponibles. Ils sont faciles d’utilisation et d’entretien pour la main d’œuvre locale, ce qui rend leur utilisation appropriée dans les zones rurales où la main d’œuvre n’est pas aisément disponible.

CRITERES DE CONCEPTION

TRAITEMENT PAR FILTRE ; DEVERSEMENT HYDRAULIQUES ET DIMENSIONS DES FILTRES
 

Enterré

Ouvert (Intermittent)

Recirculation
Déversement hydraulique par surface de filtre (l/m2/jour)

<40

80 à 160

120 à 200 (flux positif)
Diamètre du filtre (mm)

1.0-1.5

0.75-1.25

1.5-3.0

EFFICACITE DE RENDEMENT

Les valeurs typiques des concentrations de polluants dans les effluents des filtres à sable sont résumées dans le tableau ci-dessous. Il est assumé que les eaux d’égouts ont été prétraitées par, au minimum, une fosse septique.

CONCENTRATION TYPIQUE EN POLLUANT DES EFFLUENTS DES FILTRES (en mg/l)
 

Enterré

Ouvert (Intermittent)

Recirculation

DOB

2-10

2-10

2-10

Matières solides en suspension

2-10

2-10

2-10

Nitrogène d’ammoniaque

<10

<5

<5

Nitrogène de nitrate

25-35

25-35

<15

DESAVANTAGES

Ecouler les eaux d’égouts dans des filtres requiert environ 1 mètre de hauteur manométrique. Il peut donc être nécessaire d’utiliser des pompes pour l’évacuation des effluents si la topographie des terrains n’est pas appropriée. Les filtres de recirculation nécessitent des pompes dans toutes les circonstances. D’autres désavantages sont que les filtres ouverts peuvent produire des odeurs désagréables et que les filtres appropriés peuvent ne pas être disponibles localement. Dans ce cas, d’autres matériaux granulaires, tels que des dérivés de tourbe, peuvent être appropriés.

RESIDUS PRODUITS

Une petite quantité de matière biologique, qui peut être ratissée et évacuée, est produite dans la partie supérieure du filtre.

FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN

Les contraintes de fonctionnement et d’entretien sont limitées pour les systèmes de filtre à sable qui ne sont pas à remous. Des nettoyages périodiques (tous les 6 à 12 mois) de la couche supérieure du filtre sont nécessaires pour éviter l’engorgement. L’entretien régulier des pompes et de l’équipement de distribution des eaux d’égouts est aussi nécessaire.

INSTALLATIONS DANS LA REGION DES CARAIBES

Ces systèmes sont étudiés et mis en application dans certaines régions de Floride, U.S.A.

REFERENCES

Bennani, A.C., 1996 ; Boutin, C., 1993 ; Check, G.G., 1994 ; Evans, B., 1993 ; Rich, L.G., 1996 ; U.S. EPA, 1980 ; U.S. EPA, 1984 ; U.S. EPA, 1980 ; U.S. EPA, 1992 ; Yang, P.Y., 1994.

TRAITEMENT PRELIMINAIRES

DESCRIPTION

Le traitement préliminaire comprend les procédés de la première unité inclus dans la plupart des structures de traitement mécanisées et non mécanisées. Les traitements préliminaires les plus utilisé sont les procédés de criblage et les procédés d’élimination des corps étrangers.

Les eaux d’égouts affluentes s’écoulent habituellement dans des cribles qui éliminent les matières qui flottent et les débris. L’espace entre les barres peut varier entre 5 et 50 mm. Lorsque l’on veut éviter les problèmes ultérieurs dans le traitement, l’espace entre les barres ne devraient pas excéder 12 mm. L’élimination des corps étrangers, lorsqu’elle fait partie du traitement, prélève les solides inertes et le sable qui pourraient endommager les pompes et autres équipements mécaniques en aval du traitement. Il y a de nombreux procédés d’élimination des corps étrangers, mais la plupart ont un compartiment par lequel les eaux usées s’écoulent, qui est assez grand pour retenir le flux pour que les solides lourds et inertes se déposent au fond.

APPLICATIONS

Tous les procédés de traitement, à l’exception des fosses septiques et des systèmes individuels, nécessitent un type de traitement préliminaire ou un procédé de criblage pour éliminer les objets volumineux et les objets qui flottent. Pour les systèmes de traitement des eaux d’égouts qui utilisent beaucoup d’équipements mécaniques, le criblage et l’élimination des corps étrangers sont fortement recommandés. L’élimination des corps étrangers n’est pas nécessaire pour la plupart des systèmes naturels, mais devrait être prise en considération pour les systèmes de traitement des eaux d’égouts qui utilisent beaucoup d’équipements mécaniques, pour prolonger la durée de vie du matériel. La présence d’une quantité importante de corps étrangers dans les eaux d’égouts endommage rapidement les pompes ou les autres équipements mécaniques.

CRITERES DE CONCEPTION

Cribles

Compartiment des corps étrangers


EFFICACITE DE RENDEMENT

Les cribles sont efficaces pour éliminer tous les matériaux qui sont plus grands que l’espace entre les barres. La plupart des compartiments pour l’élimination des corps étrangers éliminent environ 95% des particules inertes qui mesurent plus de 0,21 mm. Certains compartiments modernes peuvent éliminer des particules inertes qui mesurent moins de 0,21 mm.

DESAVANTAGES

Le criblage et l’élimination des corps étrangers augmentent les coûts d’investissement, de fonctionnement et d’entretien. Pourtant, dans la plupart des cas, l’élimination des corps étrangers coûte moins cher que les coûts d’entretien supplémentaires pour les systèmes subséquents qui seraient nécessaires si des procédés d’élimination des corps étrangers et de criblage n’avaient pas été utilisés.

RESIDUS PRODUITS

Les produits du criblage et les corps étrangers sont recueillis par ces procédés. Après avoir été lavés, drainés et compactés, ces résidus sont habituellement évacués dans des décharges. Des volumes typiques de résidus sont décrits ci-dessus dans la section « critères de conception ».

FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN

Les contraintes de fonctionnement de base pour les traitements préliminaires sont l’élimination, le lavage et le tassement (assèchement) des résidus. Le criblage et l’élimination des corps étrangers peuvent se faire mécaniquement ou manuellement. Les corps étrangers peuvent être éliminés manuellement à la pelle, mais ceci nécessite un compartiment supplémentaire, pour que chaque compartiment puisse être isolé et assaini à la pelle. Habituellement, les corps étrangers sont retirés du fond du réservoir avec des sceaux mécaniques, des transporteurs à vis inclinée ou des pompes à impuretés. Celles-ci doivent être très solides car elles pompent des matériaux très abrasifs. Pour les compartiments aérés d’élimination des corps étrangers, le fonctionnement et l’entretien des ventilateurs accroissent les coûts.

INSTALLATIONS DANS LA REGION DES CARAIBES

Des cribles sont utilisés pour tous les types de traitement dans la Région des Caraïbes. Des compartiments pour l’élimination des corps étrangers sont utilisés dans certaines stations d’épuration conventionnelles plus grandes. La station d’épuration à San Fernando, Trinité, ainsi que celles de Dos Cerritos et Mariposa au Venezuela, utilisent un compartiment pour l’élimination des corps étrangers.

REFERENCES

Millette, E.M. 1992 ; Sweeney, V. 1996 ; U.S. EPA 1992 ; Water Environment Federation & American Society of Civil Engineers 1992.

TRAITEMENT PRIMAIRE

DESCRIPTION

Les bassins de sédimentation primaire sont la méthode de traitement primaire la plus courante. Venant toujours à la suite des procédés de criblage ou d’élimination des corps étrangers, les bassins de sédimentation primaire permettent aux matières solides en suspension des flux d’eaux d’égouts de se déposer. Lorsque les eaux d’égouts s’écoulent dans les bassins de sédimentation, le flux est très lent et les matières inertes et organiques se déposent au fond. C’est la même théorie de procédé que pour les compartiments d’élimination des corps étrangers, si ce n’est que le taux de débordement est plus faible, ce qui permet à certaines matières organiques moins denses que les corps étrangers, de se déposer. Ces solides sont recueillis vers un point central et sont alors évacués par une pompe à boue. Les scories des eaux d’égouts, principalement des huiles et des graisses, sont moins denses que les eaux d’égouts et flottent à la surface. Comme la boue, les scories sont aussi récoltées par un bras mécanique et sont périodiquement évacuées.

L’aéro-flottation (DAF ; Dissolved air flotation) est un autre type de procédé de traitement primaire, utilisé pour les eaux d’égouts industrielles. Un procédé DAF élimine les huiles et les graisses en nécessitant moins d’espace que le procédé primaire de sédimentation. Les eaux d’égouts et l’air sont pressurisés à 3 et 5 atmosphères et relâchés dans un réservoir à l’air libre. Cela libère de petites bulles de la solution, qui flottent à la surface. Les bulles s’engrènent dans les matières solides légères et dans les huiles et les ramènent à la surface. Une écumoire recueille alors les matières solides à la surface des eaux et le liquide clarifié s’écoule vers les procédés de traitement subséquents. D’autres types de procédé de séparation des huiles et de l’eau sont aussi beaucoup utilisés dans l’industrie pétrolière.

APPLICATIONS

Les méthodes de traitement primaire précèdent souvent les procédés de traitement secondaires ou biologiques dans les structures de traitement des eaux d’égouts conventionnelles secondaires. Le principal objectif du traitement primaire est de réduire les concentrations de DOB et de matières solides en suspension pour les procédés de traitement en aval. Réduire ces concentrations réduit en même temps les coûts pour l’aération des stations de boue activée et le volume des déchets de boue activée générés par le second traitement. Certaines stations de traitement n’ont pas besoin d’utiliser de bassins de sédimentation primaire. Dans de telles stations, les matières solides sont éliminées par des procédés ultérieurs.

Les bassins de sédimentation sont utilisés comme procédés de traitement primaire pour la plupart des stations d’épuration conventionnelles pour les eaux résiduelles domestiques et dans certains cas, pour des eaux résiduelles industrielles. Le procédé DAF est principalement utilisé pour les eaux d’égouts industrielles qui contiennent des huiles, des graisses et d’autres matières solides facilement flottantes. Les raffineries de pétrole, les usines d’empaquetage de la viande et des produits laitiers utilisent fréquemment les procédés DAF comme traitements primaires.

CRITERES DE CONCEPTION

Bassins de sédimentation

Aéro-flottation


EFFICACITE DE RENDEMENT

Un bassin de sédimentation conventionnelle élimine 25 à 40 % de l’affluence de DOB, 40 à 70% du total des matières solides en suspension et environ 50% du taux de bactéries. Les procédés DAF peuvent produire un effluent qui ne contient pas plus que 1 à 20 mg d’huile par litre.

DESAVANTAGES

Les procédés de traitement DAF ont un fonctionnement plus complexe et consomment plus d’énergie que les simples bassins de sédimentation. Les procédés DAF sont habituellement sélectionnés lorsque les bassins de sédimentation ne fournissent pas une élimination appropriée des matières solides légères et des huiles. Dans les bassins de sédimentation primaire, la boue (qui contient beaucoup de matières organiques) devrait être évacuée rapidement avant que les processus de dénitrification ne produisent de la nitrogène gazeux, qui pourrait remettre en suspension certaines matières solides.

RESIDUS PRODUITS

Des matières solides, des scories et des huiles sont les principaux résidus recueillis dans les traitements primaires. Les volumes produits dépendent du volume de déversement des eaux d’égouts. De la composition des eaux d’égouts et de l’efficacité du traitement. Pour des eux d’égouts de concentration moyenne, le volume de boue généré dans un bassin de sédimentation primaire est d’environ 0,10 à 0,17 kg/ m3 d’eaux d’égouts.

FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN

Bien que les procédés de traitement primaire mécanique soient relativement simples, un entretien de routine est nécessaire. Pour les bassins de sédimentation primaire, l’entretien principal consiste en l’entretien des pompes, des rabots de boue, des collecteurs de scories et des moteurs. Les procédés DAF exigent un plan d’entretien plus intensif pour les pompes pressurisées, les détendeurs et les systèmes de collecte.

INSTALLATIONS DANS LA REGION DES CARAIBES

Les bassins de sédimentation sont utilisés dans la plupart des systèmes de traitement mécanisés conventionnels. Les systèmes DAF sont principalement utilisés dans les stations d’épuration pour les déchets des raffineries de pétrole et de l’industrie pétrochimique.

REFERENCES

Bryant, J.S. 1991 ; Eckenfelder, W.W. 1989 ; Engelder, C.L. 1993 ; Millette, E.M. 1992 ; Rhee, C.H. 1988 ; Sweeney, V. 1996 ; Water and Environment Federation & American Society of Civil Engineers 1992.

TRAITEMENT SECONDAIRE

DESCRIPTION

Dans les procédés de traitement secondaire, les bactéries aérobies, anoxies et anaérobies s’alimentent sur les matières organiques des eaux résiduelles et transforment les DOB en masse bactériennes. Les bactéries aérobies, qui sont le type de bactéries le plus communément utilisé pour les traitements secondaires, consomment les matières organiques uniquement lorsqu’il y a présence d’oxygène. Les bactéries anoxies et anaérobies n’ont pas besoin d’oxygène mais les procédés aérobies produisent des effluents de meilleure qualité. Pour cette raison, et parce que les traitements anaérobies et anoxies peuvent produire de mauvaises odeurs, les procédés aérobies sont de loin les procédés de traitement secondaire les plus courants pour les grandes stations d’épuration. Ce sont les seuls procédés décrits dans cette feuille descriptive.

Tous les procédés de traitement secondaire ont les caractéristiques suivantes en commun :

Le lagunage est un système naturel qui fournit un traitement secondaire, qui n’est pas examiné ici car des feuilles descriptives lui sont réservées. Les procédé de traitement secondaire inclus dans cette feuille descriptive sont les procédés conventionnels à fort débit qui nécessitent moins de terrains que le lagunage et les marais. Les procédés suivants sont des procédés courants de traitement secondaire à fort débit :

Dans les procédés de boue activée, les eaux résiduelles ou les effluents primaires sont transportés dans un bassin d’aération ou des bulles d’air sont envoyées dans le mélange des eaux résiduelles (liqueur mélangée) et les bactéries aérobies métabolisent les matières organiques dissoutes ou en suspension. Du bassin d’aération, les effluents s’écoulent dans un bassin de sédimentation secondaire où la masse des cellules est isolée. Une partie du dépôt de la biomasse est à évacuée et une partie est renvoyée dans le bassin d’aération pour maintenir une concentration viable de biomasse. Le réacteur par bactéries à fonctionnement séquentiel modifié (MSBR ; Modified Sequencing Batch Reactor), une variation du procédé de boue activée élaborée à l’échelle régionale, utilise un bassin unique en terre pour l’aération et la sédimentation de la boue activée. Des bassins séparés de sédimentation et des systèmes de pompe pour le renvoi de la boue activée ne sont pas nécessaires.

Le procédé du fossé d’oxydation est un procédé de boue activée dans lequel les eaux résiduelles s’écoulent dans un canal circulaire au lieu d’un bassin d’aération rectangulaire. L’oxygène n’est pas mélangé d’une façon homogène dans le fossé d’oxydation, comme c’est le cas dans le procédé conventionnel de la boue activée. Il en résulte des zones de réactions variées, ce qui permet un plus grand contrôle de fonctionnement du procédé. La masse cellulaire est déposée à l’écart dans un bassin de sédimentation secondaire et recyclée dans le fossé d’oxydation.

 Dans le procédé du filtre à percolation, les effluents primaires sont distribués d’une façon homogène