FR3099473A1 - Ouvrage d’assainissement des eaux usées - Google Patents

Abstract

Titre : Ouvrage d’assainissement des eaux usées Ouvrage d’assainissement des eaux usées comportant: - des moyens d’introduction des eaux usées ; - un dispositif de préfiltre transformant les eaux usées en eaux prétraitées qui comporte une cuve de prétraitement internalisant des composés lignocellulosiques et des micro-organismes ; - des moyens d’évacuation des eaux prétraitées ; - au moins un dispositif de filtre planté transformant les eaux prétraitées en eaux traitées, disposé en série et positionné en aval dudit dispositif de préfiltre et alimenté en eaux prétraitées par lesdits moyens d’évacuation, - ledit dispositif de filtre planté comportant des moyens de répartition alimentés par ces moyens d’évacuation, et, un massif filtrant constituant un milieu de culture d’espèces végétales semi-aquatiques, - ledit massif filtrant comporte au moins trois couches de minéraux dont une couche filtrante, une couche de transition, et une couche drainante ; - des moyens de drainage des eaux traitées, sur lesquels débouche la couche drainante, configurés pour drainer les eaux traitées en dehors dudit dispositif de filtre planté. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Ouvrage d’assainissement des eaux usées

La présente invention entre dans le domaine de l’assainissement des eaux. Elle concerne plus particulièrement un ouvrage d’assainissement des eaux usées et la mise en œuvre d’un procédé d’assainissement des eaux usées.

L'invention concerne un ouvrage d’assainissement prévu avantageusement pour l’assainissement non collectif, c’est-à-dire à destination des habitations individuelles, notamment pour les particuliers.

Que ce soit pour les bâtiments collectifs, de type immeubles d’habitation ou professionnels, ou que ce soit pour les bâtiments individuels, du type maisons individuelles, le traitement des eaux usées est une question d’ordre sanitaire récurrente.

De manière générale, les eaux usées comportent un mélange de composés organiques et inorganiques sous forme dissoute et sous forme solide.

Dans la présente, on entend par le terme « eaux usées », les eaux brutes sortant directement du bâtiment collectif ou individuel. Les « eaux usées » sont constituées par les « eaux ménagères », et, les « eaux vannes » sortant des toilettes. Les « eaux usées » comportent un mélange de composés sous forme solide et de composés sous forme dissoute.

De la même manière, on entend par le terme « eaux prétraitées », les eaux usées ayant subi un prétraitement. Ce prétraitement vise à éliminer les matières grossières en flottation, en suspension, les sables et les excédents de graisse et d’huile. Les « eaux prétraitées » sont généralement obtenues soit par dégrillage des effluents, c’est-à-dire en éliminant, par passage au travers d’une grille, les matières les plus volumineuses contenues dans les eaux usées, soit par séparation de phases, c’est-à-dire par décantation des composés solides et flottation des huiles et graisses puis liquéfaction.

Dans la présente demande, on entend également par le terme « eaux traitées », les eaux prétraitées qui ont été assainies. Les « eaux traitées » sont assainies, de sorte qu’elles puissent être déversées dans la nature sans risquer de polluer les milieux aquatiques, notamment la nappe phréatique. Selon le dispositif de prétraitement et de traitement utilisé, il est même possible que les « eaux traitées » puissent être réutilisées, c’est-à-dire retourner dans un réseau d’habitation collectif ou individuel, par exemple pour alimenter une chasse d’eau des toilettes.

Plusieurs dispositifs d’assainissement connus permettent de traiter les « eaux usées » pour les transformer en « eaux traitées » assainies.

De manière connue pour l’assainissement et le traitement des eaux usées, il existe différentes filières présentant différents dispositifs tels que les microstations d’épuration, les dispositifs de traitement par le sol en place tels que les tranchées d’épandage, les dispositifs de traitement par un sol reconstitué tels que les filtres à sable, les filtres compacts, ou encore les dispositifs de filtres plantés.

Les microstations d’épuration assurent à la fois le prétraitement des eaux usées dans une fosse toutes eaux, puis son traitement dans différents compartiments. Les microstations d’épuration se composent d’un premier compartiment de prétraitement assurant la séparation des composés solides et liquides contenus dans les eaux usées. Ce premier compartiment joue le rôle d’une fosse toutes eaux. En sortie de ce premier compartiment, on retrouve un effluent liquide. L’effluent liquide est apte à subir un traitement dans une seconde cuve ou compartiment dit « réacteur biologique ». Au sein du réacteur biologique, grâce à la croissance bactérienne en milieu aérobie et/ou anaérobie, l’effluent liquide est dégradé et dépollué de sorte à obtenir une « eau traitée ». Cette dernière peut être rejetée dans la nature. Dans les microstations, le premier compartiment permet de stocker les boues produites lors de la seconde phase de traitement.

Les microstations présentent plusieurs désavantages.

En effet, les boues de dégradation produites et accumulées dans la fosse toutes eaux sont odorantes en raison de leur caractère fermentescible. En outre, il est nécessaire de les éliminer régulièrement en effectuant une vidange de maintenance, généralement tous les 6 mois à 4 ans. En général, il est obligatoire d’éliminer les boues de dégradation dès que 30% du volume de stockage de la première cuve est atteint. De plus, une alimentation régulière en eaux usées de la microstation est nécessaire afin que les bactéries aient un apport régulier en nutriments nécessaires à leur croissance, cette croissance étant indispensable pour le traitement des eaux usées. Une longue absence d’approvisionnement en eaux usées nuit au fonctionnement de la microstation. Ainsi, en cas d’absence des habitants d’un bâtiment pour une raison quelconque, la microstation d’épuration peut dysfonctionner par manque d’approvisionnement. La maintenance et l’entretien d’une microstation est chronophage et coûteuse.

Pour assainir des eaux usées par exemple d’habitations individuelles, il est également connu d’utiliser des filtres à sable ou des tranchées d’épandage, après prétraitement des eaux usées dans une fosse toutes eaux. Pour assainir par un filtre à sable ou avec des tranchées d’épandage, il est nécessaire au préalable de prétraiter les eaux usées dans une fosse toutes eaux. Cette dernière collecte et retient les eaux usées, puis liquéfie les matières solides pour permettre leur traitement ultérieur dans le filtre à sable ou les tranchées d’épandage, tout en accumulant les matières solides non liquéfiées, de type boues de décantation, et les matières solides flottantes, de type graisse.

En sortie de la fosse toutes eaux, l’eau prétraitée est conduite vers le filtre à sable pour traitement. L’épuration de l’eau s’effectue grâce aux micro-organismes en croissance dans le filtre à sable. Ce dernier est constitué d’une couche de gravier dans laquelle sont insérés les tuyaux d’épandage et permettant d’assurer la répartition des eaux prétraitées et d’un massif filtrant composé de sable, siège des processus d’épuration. Toutefois, l’utilisation d’un filtre à sable enterré dans le sol comme moyen de filtration pour traiter l’eau génère un risque de colmatage du filtre qui perd alors de son efficacité de fonctionnement au cours du temps. En effet, comme le filtre à sable est directement enterré dans le sol, le manque d’oxygène et l’apport de matière organique au sein du sable entraine un colmatage.

De la même manière, en sortie de la fosse toutes eaux, l’eau prétraitée peut être conduite vers des tranchées d’épandage. L’eau prétraitée est épurée par filtration physique du sol et l’action des micro-organismes du sol. Pour avoir une tranchée d’épandage fonctionnelle, il faut répondre à plusieurs critères. Par exemple, il est indispensable :
- que la surface disponible de déploiement des tranchées soit d’au moins de 20 à 30 m²/EH, exprimée en mètres carrés par Equivalents Habitants dits « EH »,
- que les tranchées aient une profondeur de 50 cm à 1 m et que le sol ait des caractéristiques physico-chimiques permettant la croissance des micro-organismes d’épuration, une bonne oxygénation et une perméabilité élevée, afin d’éviter le risque de remontée de l’eau traitée,
- que la profondeur de la nappe phréatique soit supérieure à 1,40 m,
- ou encore, que le terrain présente une pente inférieure à 5% de dénivelé.

Toutes ces conditions empêchent de nombreux bâtiments collectifs ou non collectifs de mettre en place un dispositif de tranchées d’épandage pour traiter leurs eaux usées.

Il est à noter que l’unité de mesure des m²/EH correspond à la surface au sol nécessaire au dispositif de traitement pour traiter l’eau polluée générée par une personne vivant dans un habitat.

Que ce soit pour les filtres à sable ou les tranchées d’épandage, l’accumulation de boues fermentescibles odorantes dans la fosse toutes eaux est systématique. Ainsi, en plus de chercher à éliminer le dégagement de gaz de fermentation odorants, une vidange des boues est nécessaire de manière fréquente. De plus, un espace de déploiement suffisant au sol, pour installer les filtres à sable ou les tranchées d’épandage est nécessaire pour traiter les eaux usées.

Comme alternative aux filtres à sable ou aux tranchées d’épandage, il est également connu d’utiliser pour le traitement de l’eau des filtres compacts en sortie et en complément d’une fosse toutes eaux.

Les filtres compacts fonctionnent majoritairement en milieu aérobie. On entend par filtres compacts des dispositifs disposés en sortie d’une fosse toutes eaux et constitués d’un massif de filtration pouvant être composé de matériaux très variés, organiques, inorganiques ou synthétiques de type filtres à zéolithe, filtres à coco, filtres à laine de roche...

Les filtres compacts nécessitent une fosse toutes eaux en entrée pour le prétraitement et la décantation. Or la fosse toutes eaux dégage des odeurs nauséabondes dues à la production de gaz de fermentation par les boues qu’il faut éliminer. Ces boues doivent également être vidangées régulièrement.

Ainsi, la maintenance des filtres compacts est coûteuse et chronophage.

De plus les filtres compacts, notamment ceux comportant un matériau inorganique ou synthétique, nécessitent un changement et un renouvellement du matériau filtrant qui est coûteux. Les matériaux inorganiques ou synthétiques usagés, retirés lors de la maintenance des filtres compacts, posent également des problèmes en terme de gestion et d’un point de vue écologique puisqu’ils ne sont pas biodégradables et non revalorisables.

Contrairement aux dispositifs de traitement par le sol ou par un sol reconstitué, aux filtres compacts ou encore aux microstations, les filtres plantés à écoulement vertical sont capables de réaliser à la fois le prétraitement et le traitement des eaux usées. La technologie des filtres plantés ne nécessite plus l’association avec une fosse toutes eaux. De la même manière, la technologie des filtres plantés ne nécessite pas non plus, comme les microstations, la présence d’un premier compartiment intégré jouant le rôle d’une fosse toutes eaux.

La technologie des filtres plantés à écoulement vertical repose sur la filtration des eaux usées au travers d’un massif filtrant.

De manière générale, pour assainir une habitation collective, un dégrillage grossier des eaux usées est nécessaire, ceci avant l’étape de filtration par la technologie des filtres plantés à écoulement vertical au travers du massif filtrant. Le massif filtrant est constitué de granulats inorganiques, de granulométries différentes, dans lesquels se développent des végétaux notamment des roseaux. Le développement d’un réseau dense de rhizomes et racines des végétaux permet de fournir au massif filtrant un excellent support à la biomasse participant au processus d’épuration. Ces végétaux, notamment les roseaux, jouent également un rôle mécanique indirect dans la minéralisation des boues, et favorisent la percolation de l’eau interstitielle en décolmatant la surface du massif filtrant. L’eau interstitielle va être drainée le long des racines vers la base du massif. Les matières solides en suspension sont retenues en surface et s’accumulent progressivement. La filtration de ces matières solides en suspension est assurée par la mise en place de matériaux de granulométrie adaptés pour retenir les matières organiques et inorganiques.

Il existe deux types de filtres plantés de roseaux : les filtres plantés à écoulement vertical et les filtres plantés à écoulement horizontal. La technologie des filtres plantés repose sur l’épuration biologique aérobie dans des milieux granulaires fins.

Que ce soit pour les filtres à écoulement vertical ou horizontal, l’emprise au sol est généralement conséquente, comprise entre 1,5 et 4 m² par EH en fonction des caractéristiques et agencements des filtres. Pour les filtres plantés à écoulement horizontal, une alimentation par des eaux préalablement débarrassées de leurs matières en suspension est nécessaire pour éviter un colmatage du massif filtrant. Cela peut se faire par une fosse toutes eaux, un premier étage de filtre planté vertical, ou encore un décanteur digesteur placé en amont.

Quant aux filtres plantés à écoulement vertical, ils sont généralement constitués d’un ou deux étages. Chaque étage comportant au minimum deux massifs filtrants disposés en parallèle, ces derniers fonctionnant en alternance au niveau d’un même étage. On alimente par bâchées en surface l’un ou l’autre des massifs filtrants du premier étage. Ainsi, les eaux usées arrivent en alternance sur l’un ou l’autre des massifs filtrants du 1^erétage, de sorte que l’effluent percole verticalement à travers le substrat du massif filtrant du 1^erétage. En fonction des caractéristiques physicochimiques du massif filtrant du premier étage telles que l’épaisseur et la granulométrie, l’effluent en sortie correspond soit à une eau prétraitée soit à une eau traitée.

Si l’effluent en sortie du massif filtrant du premier étage correspond à une eau traitée, un deuxième étage n’est pas nécessaire, et l’eau traitée peut directement être rejetée dans le milieu naturel.

Si l’effluent en sortie du massif filtrant du premier étage correspond à une eau prétraitée, un deuxième étage de traitement est nécessaire. Ce deuxième étage comprend également au moins deux massifs filtrants disposés en parallèle qui sont alimentés en alternance par bâchée.

Dans les systèmes de filtres plantés à écoulement vertical, les phases de repos ou d’alternance sont essentielles au bon fonctionnement du système, à sa fiabilité et à sa pérennité au cours du temps. En effet, l’alternance d’alimentation des massifs filtrants disposés en parallèle permet de mettre les massifs filtrants au repos pendant des périodes variant généralement de 3 jours à 1 semaine. La période de repos d’un massif filtrant permet ainsi aux matières en suspension accumulées de sécher et de se minéraliser donc de réduire drastiquement en volume.

Toutefois, les filtres plantés à écoulement vertical étant directement alimentés par des eaux usées brutes sans prétraitement préalable, de manière désavantageuse, l’accumulation des matières en suspension a tendance à colmater la surface du massif filtrant si celui-ci est toujours en eau. De plus, les matières en suspension en permanence en eau génèrent des odeurs nauséabondes désavantageuses.

Ainsi, on considère que le taux d’accumulation des matières en suspension sur un filtre à écoulement vertical est de l’ordre de 1 cm/an.

Un curage est donc indispensable pour pérenniser le fonctionnement du système. Celui-ci est préconisé tous les 10 à 15 ans en moyenne.

De plus, comme les phases de repos sont indispensables au fonctionnement des filtres plantés, il est nécessaire d’avoir au moins deux massifs filtrants indépendants entre eux par étage. En conséquence, un espace suffisant de déploiement au sol, ainsi qu’un dispositif permettant d’aiguiller les eaux dans l’un ou l’autre des massifs filtrants est indispensable avec les filtres plantés à écoulement vertical de l’art antérieur.

Ainsi, les solutions de l’art antérieur, permettant de traiter les eaux usées, posent plusieurs problèmes ou contraintes :
– la nécessité d’avoir au préalable une fosse toutes eaux ou un dégrillage au moins grossier des eaux usées, avant de pouvoir subir un prétraitement ou un traitement,
– la nécessité d’avoir un déploiement au sol conséquent en terme de surface,
– la nécessité d’avoir un sol présentant des caractéristiques physicochimiques particulières, notamment en termes de nature du sol, dénivelé, surface couverte, profondeur et distance par rapport à la surface de la nappe phréatique,
– la nécessité de faire un curage régulier des boues de stagnation pour le bon fonctionnement et l’entretien, afin d’éviter le colmatage du filtre et les mauvaises odeurs,
– la nécessité d’alterner par des phases de repos les phases de traitement pour éviter le colmatage du filtre dans le cas des filtres plantés ou, au contraire, d’avoir une alimentation régulière et continue en eaux usées pour éviter le colmatage du filtre et pour maintenir une biomasse suffisante par exemple dans le cas d’une microstation.

Toutes ces obligations et contraintes d’ordre technique ne permettent pas de trouver une solution universelle et efficace pour traiter les eaux usées, peu importe la nature du terrain, sans qu’un maintien ou un entretien soit obligatoire, et peu importe la nature des eaux usées ou sa concentration en matières solides.

C’est pourquoi, il convient de trouver une solution alternative aux solutions existantes d’assainissement des eaux usées qui soit performante, et applicable à un maximum de bâtiments individuels ou collectifs.

La présente invention a pour but de pallier les inconvénients de l'état de la technique, en proposant un ouvrage d’assainissement des eaux usées.

Ainsi, ledit ouvrage d’assainissement des eaux usées de l’invention comporte :
- des moyens d’introduction des eaux usées,
- un dispositif de préfiltre sur matériau lignocellulosique, ce dispositif de préfiltre, d’une part, est configuré pour transformer les eaux usées en eaux prétraitées et, d’autre part, comporte une cuve de prétraitement étanche et close, qui est alimentée en eaux usées par les moyens d’introduction des eaux usées, et qui internalise des composés lignocellulosiques et des micro-organismes aérobies,
- des moyens d’évacuation des eaux prétraitées qui sont configurés pour évacuer les eaux prétraitées en dehors du dispositif de préfiltre,
- au moins un dispositif de filtre planté à écoulement vertical, qui est configuré pour transformer les eaux prétraitées en eaux traitées, qui est disposé en série et positionné en aval dudit dispositif de préfiltre, qui est alimenté en eaux prétraitées par les moyens d’évacuation des eaux prétraitées,
- ledit dispositif de filtre planté à écoulement vertical comporte, d’une part, des moyens de répartition des eaux prétraitées, qui sont positionnés dans le prolongement desdits moyens d’évacuation des eaux prétraitées et qui sont alimentés par ces moyens d’évacuation des eaux prétraitées, et, d’autre part, un massif filtrant, qui est surmonté par les moyens de répartition des eaux prétraitées, et qui constitue un milieu de culture d’espèces végétales semi-aquatiques,
- ledit massif filtrant comporte au moins trois couches de minéraux dont une couche filtrante qui est localisée en partie supérieure du massif filtrant, une couche de transition qui est surmontée par la couche filtrante, et une couche drainante qui est surmontée par la couche de transition et qui est localisée en partie inférieure du massif filtrant,
- des moyens de drainage des eaux traitées, sur lesquels débouche la couche drainante, et qui sont configurés pour drainer les eaux traitées en dehors dudit au moins un dispositif de filtre planté à écoulement vertical.

De plus, selon d’autres caractéristiques de l’invention, l’ouvrage d’assainissement comporte :
- la couche filtrante consiste en une couche de sable de granulométrie comprise entre 0 et 6 mm,
- la couche de transition consiste en une couche de gravillons de granulométrie comprise entre 2 et 10 mm,
- la couche drainante consiste en une couche de graviers grossiers de granulométrie comprise entre 10 et 40 mm.

Plus spécifiquement, l’ouvrage de l’invention comporte :
- la couche filtrante présente une épaisseur comprise entre 20 et 50 cm,
- la couche de transition présente une épaisseur comprise entre 5 et 15 cm,
- la couche drainante présente une épaisseur comprise entre 10 et 20 cm d’épaisseur.

Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, que la couche filtrante et/ou la couche de transition et/ou la couche drainante se compose(nt) de matières minérales majoritairement siliceuses, non calcaires lavées et roulées.

Selon un autre mode de réalisation de l’ouvrage d’assainissement de l’invention, ledit massif filtrant comporte, au-dessus de ladite couche filtrante, une couche de protection sanitaire recouvrant en partie au moins lesdits moyens de répartition des eaux prétraitées.

Avantageusement, lesdits moyens d’introduction des eaux usées consistent en un tuyau dont l’extrémité de sortie, alimentant la cuve de prétraitement, est positionnée au-dessus de la surface supérieure des composés lignocellulosiques à une distance en hauteur comprise entre 30 et 60 cm.

Selon un mode préférentiel de réalisation de l’ouvrage d’assainissement de l’invention, lesdits moyens d’introduction des eaux usées et/ou lesdits moyens d’évacuation des eaux prétraitées comprennent une pompe de relevage ou un ouvrage de chasse.

Selon l’invention une autre caractéristique de l’invention, les composés lignocellulosiques au sein de la cuve de prétraitement se présentent sous la forme d’un assemblage de plaquettes en matériau lignocellulosique d’épaisseur comprise entre 30 et 60 cm.

Selon un autre mode de réalisation de l’invention, lesdits moyens de répartition des eaux prétraitées consistent en une rampe de répartition, de préférence un drain en forme de H ou en forme de I ou en forme de U, posée directement sur la couche filtrante.

De manière avantageuse, pour améliorer le processus de traitement des eaux usées, selon une autre caractéristique particulière de l’invention, ladite cuve de prétraitement, internalisant des composés lignocellulosiques et des micro-organismes aérobies, comporte en outre des lombrics.

La présente invention concerne également un procédé d’assainissement des eaux usées mis en œuvre par l’ouvrage d’assainissement 1 de l’invention dans lequel :
- on alimente directement en eaux usées ladite cuve de prétraitement à l’aide des moyens d’introduction,
- on filtre et on minéralise les matières en suspension des eaux usées au sein de ladite cuve de prétraitement jusqu’à l’obtention d’une eau prétraitée en fond de cuve de prétraitement,
- on récupère, au fond de ladite cuve de prétraitement, lesdites eaux prétraitées dans des moyens d’évacuation,
- on transfère lesdites eaux prétraitées directement sur le massif filtrant du dispositif de filtre planté à écoulement vertical à l’aide des moyens d’évacuation,
- on traite lesdites eaux prétraitées par passage au travers dudit massif filtrant jusqu’à obtention des eaux traitées,
- on draine lesdites eaux traitées en dehors du massif filtrant et du dispositif de filtre plantés à écoulement vertical,
- on dirige lesdites eaux traitées vers le milieu naturel ou vers un réseau de recyclage des eaux domestiques.

La présente invention concerne également l’utilisation de l’ouvrage d’assainissement des eaux usées de l’invention comme épurateur d’eau.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des modes de réalisation non limitatifs de l'invention, en référence aux figures annexées, dans lesquelles :

la figure 1 représente schématiquement une vue de profil en coupe de l’ouvrage d’assainissement des eaux usées selon un mode de réalisation préférentielle de l’invention.

la figure 2 représente schématiquement une vue de profil en coupe du dispositif de préfiltre sur matériau lignocellulosique selon le mode de réalisation de la figure 1,

la figure 3 représente schématiquement une vue du dessus du dispositif de préfiltre sur matériau lignocellulosique de la figure 2,

la figure 4 représente schématiquement une vue de profil en coupe du dispositif de filtre planté à écoulement vertical de la figure 1,

la figure 5 représente schématiquement une vue du dessus du dispositif de filtre planté à écoulement vertical de la figure 5.

En référence à ces dessins, la présente invention concerne un ouvrage d’assainissement 1 des eaux usées EU, tel que visible par exemple sur la figure 1. Ledit ouvrage d’assainissement 1 est avantageusement enfoui dans le sol, au moins en partie, pour conserver un aspect esthétique.

Selon un premier mode de réalisation, ledit ouvrage d’assainissement 1 comporte un dispositif de préfiltre 2 sur matériau lignocellulosique 22 positionné en amont d’au moins un dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3.

Selon un autre mode de réalisation, visible sur la figure 1, ledit ouvrage d’assainissement 1 est constitué d’un dispositif de préfiltre 2 sur matériau lignocellulosique 22 positionné en amont d’un dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3.

Selon l’invention, ledit dispositif de préfiltre 2 sur matériau lignocellulosique 22 est configuré pour transformer les eaux usées EU en eaux prétraitées EP.

De la même manière, ledit au moins un dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3 est configuré pour transformer les eaux prétraitées EP en eaux traitées ET.

Selon l’invention, le dispositif de préfiltre 2 et, le ou les dispositif(s) de filtre(s) planté(s) à écoulement vertical 3, sont disposés en série, les uns à la suite des autres, et sont tous de préférence enfouis dans le sol.

En d’autres termes, ledit au moins un dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3 est disposé en série dudit dispositif de préfiltre 2 sur matériau lignocellulosique 22. Ledit au moins un dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3 est positionné également en aval dudit dispositif de préfiltre 2 sur matériau lignocellulosique 22, tel que visible sur la figure 1.

En fonction des caractéristiques topographiques du terrain, telles que le dénivelé, ledit dispositif de préfiltre 2 est alimenté en eaux usées EU:
– soit gravitairement dans le cas d’un terrain en pente présentant une pente d’au moins 2 à 3% ;
– soit par un moyen de relevage, tel que, par exemple, une pompe de relevage.

Tel que visible sur la figure 2, ledit dispositif de préfiltre 2 sur matériau lignocellulosique 22 comporte des moyens d’introduction 4 des eaux usées EU.

Lesdits moyens d’introduction 4 alimentent en eaux usées EU ledit dispositif de préfiltre 2 sur matériau lignocellulosique 22.

Lesdits moyens d’introduction 4 sont configurés pour injecter les eaux usées EU, au fil de l’eau lorsque l’alimentation est gravitaire ou à volume constant et en contrôlant le débit lorsque l’alimentation est réalisée au moyen d’une pompe de relevage, au sein d’une cuve de prétraitement 21.

Les moyens d’introduction 4 consistent par exemple en une canalisation d’entrée reliée au réseau des eaux usées EU d’une habitation collective ou individuelle.

Selon un mode de réalisation particulier, les moyens d’introduction 4 peuvent également être munis de dispositifs « brise jet » et de plaques anti-affouillement permettant de garantir la bonne répartition des eaux usées EU sur le matériau lignocellulosique 22.

Selon un autre mode de réalisation particulier, les moyens d’introduction 4 des eaux usées EU comprennent une pompe de relevage ou un ouvrage de chasse.

Avantageusement, ladite cuve de prétraitement 21 est étanche et close, de sorte à éviter l’émanation d’odeurs nauséabondes.

De manière avantageuse, ladite cuve de prétraitement 21 est enfouie dans le sol, de sorte à garder l’esthétique du terrain et pour qu’elle ne soit pas visible par les utilisateurs.

Telle que visible sur la figure 2, la cuve de prétraitement 21 comporte un ou plusieurs moyens d’ouverture 23, de type couvercle à dévisser. Ces moyens d’ouverture 23 permettent à un opérateur d’accéder à l’intérieur de la cuve 21 en cas de besoin. Ces moyens d’ouverture 23 sont accessibles à la surface du sol.

Par exemple, les moyens d’ouverture 23 permettent à un opérateur de retirer tout ou une partie du matériau lignocellulosique 22 contenu à l’intérieur de la cuve 21, pour les revaloriser en tant que compost.

Selon l’invention, ladite cuve de prétraitement 21 est remplie de matériau lignocellulosique 22.

Plus spécifiquement, ledit matériau lignocellulosique 22 comporte des composés lignocellulosiques qui consistent en un amas de plaquettes de bois.

De préférence, l’amas de matériau lignocellulosique 22 a une épaisseur comprise entre 30 et 60 cm. Selon l’invention, la taille de chacune des plaquettes de bois est comprise entre 20 à 100 mm de long maximum, au-delà la filtration de l’eau n’est pas efficiente.

Ainsi, la cuve de prétraitement 21 contenant un mélange de plusieurs plaquettes de bois, sous forme de plaquettes de 2 à 10 cm, est un milieu aéré idéal pour la croissance des micro-organismes aérobies. Ces derniers permettent notamment la minéralisation des matières solides contenues dans les eaux usées EU et le processus de compostage.

L’usage des plaquettes de bois en tant que matériau lignocellulosique 22 a pour avantage d’être éco-responsable car le bois est un composé 100% biodégradable et renouvelable.

En plus des composés lignocellulosiques 22, la cuve de prétraitement 21 comporte et internalise des micro-organismes aérobies. Ces derniers ont une croissance qui se fait dans un milieu aérobie, c’est-à-dire en présence d’oxygène.

Une croissance en milieu aérobie des micro-organismes a pour avantage d’éviter les mauvaises odeurs et les dégagements de gaz à effet de serre, éléments que l’on pourrait avoir par exemple avec des produits de fermentation dans des conditions de croissance anaérobie, comme dans une fosse toutes eaux par exemple.

Au sein de la cuve de prétraitement 21, la croissance des micro-organismes aérobies, sur les composés lignocellulosiques 22 en présence des eaux usées EU, permet une minéralisation de la matière organique.

On entend par le terme « minéralisation » la transformation des composés organiques complexes présents dans les eaux usées EU en composés minéraux simples.

Les composés minéraux simples présentent l’avantage d’être assimilables par les végétaux, notamment les roseaux et d’être solubles dans les effluents liquides traversant la cuve de prétraitement 21 de haut en bas. Les composés minéraux simples se retrouvent dans les eaux prétraitées EP en sortie de cuve de prétraitement 21.

Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, en plus des micro-organismes à croissance aérobie, ladite cuve de prétraitement 21 peut comporter des lombrics capables de se développer sur le matériau lignocellulosique 22, notamment à la surface des plaquettes de bois.

La présence des lombrics a pour effet d’accélérer le processus de minéralisation. En effet, les lombrics permettent de dégrader les matières solides contenues dans les eaux usées EU, mais également d’aérer, par leur déplacement à la surface des plaquettes de bois, le milieu de croissance des micro-organismes aérobies.

En effet, le mouvement des lombrics dans la cuve, provoque une aération qui augmente la proportion d’oxygène accessible pour les micro-organismes aérobies. Une augmentation de l’oxygène, accessible pour les micro-organismes aérobies, augmente la cinétique de croissance microbienne au sein de la cuve de prétraitement 21, d’où une amélioration du processus de minéralisation des composés organiques complexes contenus dans les eaux usées EU. De plus, les lombrics se nourrissent de la matière organique déposée à la surface du matériau lignocellulosique 22 et la minéralisent directement. La présence des lombrics rend plus efficient le processus de minéralisation par les micro-organismes aérobies.

Selon une autre spécificité de l’invention, telle que visible sur la figure 2, afin d’aérer davantage l’environnement à l’intérieur de la cuve de pré-traitement 21, le dispositif de préfiltre 2 sur matériau lignocellulosique 22 comporte également des moyens d’aération 24.

Par exemple, les moyens d’aération 24 consistent en des cheminées d’aération telles que visibles sur la figure 2, qui sont avantageusement connectées au moyen d’évacuation des eaux prétraitées 5.

La présence des moyens d’aération 24 au sein de la cuve 21 permet de garantir l’environnement aérobie nécessaire au développement microbien à croissance aérobie et au processus de minéralisation.

En d’autres termes, les matières solides contenues dans les eaux usées EU, arrivant au sein de la cuve de prétraitement 21, vont s’accumuler au cours du temps à la surface du matériau lignocellulosique 22, c’est-à-dire des plaquettes de bois, puis se minéraliser.

Il est à noter que selon l’invention, au sein de la cuve de prétraitement 21, le processus de minéralisation aérobie des matières solides contenues dans les eaux usées EU est avantageusement assimilable à un processus de compostage.

Le matériau lignocellulosique 22 a pour rôle de filtrer et retenir les matières solides contenues dans les eaux usées EU. Ces matières solides retenues à la surface du matériau lignocellulosique 22 vont ensuite être minéralisées par les micro-organismes aérobies.

Ainsi, le dispositif de préfiltre 2 sur matériau lignocellulosique 22 permet d’effectuer un dégrillage des matières solides présentes dans les eaux usées EU.

Ainsi, selon l’invention, le dispositif de préfiltre 2 sur matériau lignocellulosique 22 agit comme un séparateur de phase pour les eaux usées EU entrantes. En effet, les matières solides restent en surface des plaquettes de bois, tandis que les constituants dissous des eaux usées EU vont percoler vers le fond de la cuve de prétraitement 21. Les constituants des eaux usées EU, minéralisés par les micro-organismes, débouchent sur des moyens d’évacuation 5 des eaux prétraitées EP.

Selon l’invention, les moyens d’évacuation 5 des eaux prétraitées EP sont configurés pour évacuer les eaux prétraitées EP en dehors du dispositif de préfiltre 2.

En d’autres termes, les eaux usées EU qui ont subi le processus de minéralisation et la filtration par gravité au sein de la cuve de traitement 21, seront qualifiées et nommées eaux prétraitées EP. Ainsi, lesdites eaux prétraitées EP ne comportent que des composés minéraux simples assimilables par les plantes.

Avantageusement, avec l’ouvrage 1 de l’invention, il est possible de récupérer l’excédent de matières solides à la surface du matériau lignocellulosique 22. La récupération peut se faire en ouvrant les moyens d’ouverture 23 de la cuve de prétraitement 21. L’excédent de matières solides est re-valorisable et 100% naturelle. Par exemple, l’excédent de matières solides est utilisable en tant que compost pour le jardin.

De plus, les plaquettes de bois étant également un matériau biodégradable et compostable, celles-ci vont subir un processus de minéralisation au cours du temps, au même titre que la matière organique solide issue des eaux usées EU. Il est possible de les récupérer avec, à leur surface, les matières solides minéralisées, pour les utiliser en tant que compost. Ceci a pour avantage de faciliter l’entretien et l’exploitation de l’ouvrage d’assainissement 1. Ainsi, l’ouvrage d’assainissement de l’invention 1, au travers de son dispositif de préfiltre 2 sur matériau lignocellulosique 22 permet une valorisation des boues et du matériau lignocellulosique 22 lui-même en compost réutilisable.

Selon l’invention, la distance, nommée « revanche », séparant la surface supérieure du matériau lignocellulosique 22 de la bouche de sortie des moyens d’introduction 4 des eaux usées EU présente une hauteur « h » comprise entre 30 et 60 cm, telle que visible sur la figure 2.

Ainsi, la revanche de 30 à 60 cm permet une répartition uniforme des eaux usées EU à la surface du matériau lignocellulosique 22. Ainsi, dans l’ouvrage d’assainissement 1, la distance séparant, la canalisation d’entrée des eaux usées EU dans la cuve de prétraitement 21, avec la surface supérieure du matériau lignocellulosique 22 est à prendre en considération pour la pérennité de l’ouvrage.

En effet, une bonne répartition des eaux usées EU en surface améliore le processus de minéralisation par les micro-organismes aérobies et le processus de séparation entre les phases solides et liquides des eaux usées EU.

En outre, la revanche de 30 à 60 cm, constituant un espace d’accumulation pour la matière organique, permet d’éviter le phénomène de colmatage du matériau lignocellulosique 22 au sein de la cuve de prétraitement 21. En effet, la revanche permet de créer un jet d’eaux usées EU en surface du matériau lignocellulosique 22 qui va aérer les eaux usées et remuer le dépôt de boues pouvant se former sur la couche supérieure du matériau lignocellulosique 22, de sorte à éviter qu’il ne s’agglomère, tout en apportant de l’oxygène par un déplacement physique et des remous en surface.

Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, les moyens d’évacuation 5 des eaux prétraitées EP consiste en un tuyau de drainage.

Selon un mode préféré de réalisation de l’invention, ledit tuyau de drainage est en PVC, avec un diamètre supérieur ou égal à 100 mm, ledit tuyau est parcouru de fentes ayant pour rôle de collecter les eaux prétraitées EP. Les moyens d’évacuation 5 permettent de collecter les eaux prétraitées EP en fond de cuve de prétraitement 21.

Selon un mode particulier de réalisation de l’invention, lesdits moyens d’évacuation 5 des eaux prétraitées EP comprennent une pompe de relevage ou un ouvrage de chasse, de sorte à contrôler le volume et le débit d’entrée des eaux prétraitées EP alimentant le dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3.

Selon l’invention, les moyens d’évacuation 5 des eaux prétraitées EP débouchent directement sur le dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3.

Selon un premier mode de réalisation, si le dénivelé du terrain le permet, le transport des eaux prétraitées EP par les moyens d’évacuation 5 se fait par gravité ou par un dispositif de chasse hydraulique.

Selon un second mode de réalisation, en cas de terrain d’inclinaison insuffisante, le transport des eaux prétraitées EP par les moyens d’évacuation 5 se fait à l’aide d’une pompe de relevage. Ladite pompe de relevage permet de transporter les eaux prétraitées EP directement vers le dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3 unique, ou vers le premier dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3 qui se trouve dans la série.

En effet, l’ouvrage d’assainissement 1 des eaux usées EU comporte, en aval du dispositif de préfiltre 2, ledit dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3.
Selon la présente demande, l’écoulement des eaux à traiter se fait d’amont en aval de l’ouvrage d’assainissement 1.

La nature des eaux change entre l’amont et l’aval. En effet, en amont on a des eaux usées EU brutes c’est-à-dire à l’entrée du dispositif de préfiltre 2. De la même manière, entre l’amont et l’aval, c’est-à-dire entre le dispositif de préfiltre 2 et le premier dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3, on a des eaux prétraitées EP. Puis, pour finir en aval on a des eaux traitées ET qui se trouvent en sortie du dernier dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3.

De la même manière et comme visible sur la figure 1, la nature des dispositifs que comporte l’ouvrage d’assainissement 1 change entre l’amont et l’aval. En effet, en amont on a toujours le dispositif de préfiltre 2 et en aval on a au moins un dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3.

Selon l’invention, ledit dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3, tel que visible sur la figure 5, comporte des moyens de répartition 12 des eaux prétraitées EP en sortie des moyens d’évacuation 5.

Selon un mode de réalisation préférée, lesdits moyens de répartition 12 des eaux prétraitées EP consistent en une série de drains ou de buses de répartition recouvrant en partie et selon une disposition homogène la surface supérieure du dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3.

Ainsi, selon l’invention, les moyens de répartition 12 répartissent les eaux prétraitées EP à la surface du massif filtrant du dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3.

On entend par le terme « massif filtrant » du dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3, le milieu de culture et de croissance des espèces végétales semi-aquatiques 13 permettant le traitement et la filtration complète des eaux prétraitées EP.

Par exemple, lesdites espèces végétales semi-aquatiques 13 peuvent être des roseaux communs de type Phragmitesaustralis, des carex appartenant à la famille des Cyperaceae, des iris des marais par exemple de type Irispseudacorus, des salicaires par exemple du type Lythrumsalicaria, des baldingères du type Phalarisarundinaceaou un mélange aléatoire de toutes ces espèces.

Selon l’invention, les espèces végétales semi-aquatiques 13, telles que visibles sur les figures 1, 4 et 5, forment un réseau racinaire permettant un drainage vertical des eaux prétraitées EP au sein du massif filtrant. Ce réseau et tissu racinaire forme des galeries dans le massif filtrant.

Ces galeries permettent d’apporter de l’oxygène aux bactéries aérobies de la rhizosphère et accentuent encore le processus de minéralisation.

Ainsi, au sein du massif filtrant, les bactéries aérobies de la rhizosphère dégradent la matière organique résiduelle contenue dans les eaux prétraitées EP en composés simples. Ces composés simples sont assimilables directement par les espèces végétales semi-aquatiques 13.

Par exemple, lesdits composés simples consistent en des nutriments tels que du phosphore ou de l’azote mais également en des molécules carbonées.

Selon une particularité de l’ouvrage d’assainissement 1 des eaux usées EU de l’invention, ledit dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3 est constitué d’un seul massif filtrant destiné à traiter les eaux prétraitées EP en provenance du dispositif de préfiltre 2. En effet, l’ouvrage d’assainissement 1 des eaux usées EU de l’invention comporte un filtre planté à écoulement vertical 3 qui a pour vocation de traiter finement et complètement les eaux prétraitées EP. Le filtre planté à écoulement vertical 3 ne nécessite qu’un seul massif filtrant pour traiter les eaux prétraitées EP et non pas deux massifs filtrants disposés en parallèle fonctionnant en alternance comme dans l’art antérieur.

En effet, la configuration de l’ouvrage d’assainissement 1 est telle qu’il n’est pas nécessaire, pour éviter un colmatage à la surface du massif filtrant, d’avoir deux massifs filtrants sur un même étage alimenté en alternance avec des eaux à traiter.

Contrairement aux dispositifs de filtres plantés à écoulement vertical existants, l’ouvrage d’assainissement 1 permet de dissocier structurellement dans deux dispositifs, communiquant entre eux, la phase de prétraitement et la phase de traitement des eaux usées.

Ainsi, de manière avantageuse, la phase de prétraitement, notamment le traitement des matières solides ne se fait pas dans le même dispositif, ce qui permet de récupérer les boues pour les valoriser en compost sans avoir besoin de stopper le fonctionnement du système.

Selon l’invention, l’ouvrage d’assainissement 1 peut fonctionner en continu sans qu’il y ait un risque de colmatage du massif filtrant.

Selon un autre avantage de l’invention, les odeurs nauséabondes ne sont pas présentes avec l’ouvrage d’assainissement 1 de l’invention car la cuve de prétraitement 21 est étanche et close, et il n’y a pas de fermentation de la matière organique mais une minéralisation ne dégageant pas ou peu d’odeur.

De plus, comme le massif filtrant ne traite que des eaux prétraitées EP, une phase de repos n’est pas nécessaire pour éviter un colmatage du massif, tout comme l’obligation d’avoir deux massifs en parallèle fonctionnant en alternance.

Avec l’ouvrage d’assainissement 1, la surface de déploiement au sol en m²du dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3 nécessaire est réduite par rapport à un dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3 pour traiter un même volume d’eaux usées EU.

De la même manière, avec l’ouvrage d’assainissement 1, le curage de la surface du massif filtrant du dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3 n’est plus nécessaire, car la matière organique solide arrive sur le massif filtrant sous la forme de composés minéraux simples assimilables par les végétaux.

Selon un premier mode de réalisation de l’invention, le massif filtrant est non étanche, ce qui permet aux eaux traitées ET de s’infiltrer directement dans le sol par le fond du massif filtrant. Dans ce cas, le sol participe également en partie au traitement et à l’épuration de l’eau. Toutefois, ce premier mode de réalisation est soumis aux contraintes du site, telles que la perméabilité du sol, la présence à proximité ou non de la nappe phréatique, la réglementation locale en terme d’assainissement des eaux.

Selon un mode préférentiel de réalisation visible sur les figures 1, 4 et 5, le massif filtrant du dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3 est étanche, c’est-à-dire qu’il ne communique pas directement avec le sol. Ainsi, il est possible de récupérer en fond du massif filtrant les eaux traitées ET.

La récupération des eaux traitées ET est réalisée par exemple à l’aide de moyens de drainage 7 des eaux traitées ET. Lesdits moyens de drainage 7 sont configurés pour drainer les eaux traitées ET en dehors dudit au moins un dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3.

Un massif filtrant étanche permet de pouvoir recycler les eaux traitées ET. Par exemple, les eaux traitées ET, en sortie des moyens de drainage 7, peuvent être utilisées comme eaux domestiques dans l’habitation ou encore comme eaux d’arrosage d’un jardin ou autres. Ainsi, les moyens de drainage 7 des eaux traitées ET permettent de les collecter, par exemple au sein d’un réseau de drain pour, soit les réutiliser en alimentation d’une chasse d’eau, soit les rejeter dans le milieu naturel.

Le massif filtrant permet un traitementin-situdes eaux prétraitées EP en provenance du dispositif de préfiltre 2 sur matériau lignocellulosique 22.

Plus spécifiquement, selon l’invention, ledit « massif filtrant » est un substrat minéral, qui comporte au moins trois couches superposées de minéraux de granulométrie, de nature, et d’épaisseurs différentes.

Telles que visibles sur la figure 1 et la figure 4, ces trois couches de minéraux sont superposées de la surface du sol vers le fond du filtre planté dans cet ordre :
- une couche filtrante 8,
- une couche de transition 9,
- une couche drainante 10.

Selon un mode particulier de réalisation de l’invention, ledit massif filtrant est constitué de trois couches de minéraux dont une couche filtrante 8 en partie supérieure surmontée d’une couche de transition 9, cette dernière surmontant elle-même une couche drainante 10 localisée en partie inférieure du massif filtrant.

Selon un mode préférentiel de réalisation, la couche filtrante 8 consiste en une couche de sable de granulométrie comprise entre 0 et 6 mm.

Ladite couche filtrante 8 est la couche de traitement des eaux prétraitées EP, la granulométrie fine des grains de sable permet de retenir les particules fines restantes dans les eaux prétraitées EP. Le sable constitue un support de culture fixé. En effet, les bactéries se développant autour des grains de sable et autour des racines des espèces végétales semi-aquatiques 13 assurent le traitement affiné des eaux prétraitées EP.

Avantageusement, l’épaisseur totale de la couche filtrante 8 est comprise entre 20 et 50 cm, elle varie selon les caractéristiques physicochimiques du sable. Une épaisseur de couche filtrante 8 entre 20 et 50 cm permet le traitement complet des eaux prétraitées EP par les micro-organismes aérobies de la rhizosphère.

De manière avantageuse, la couche filtrante 8 se compose de sable. Ledit sable de la couche filtrante 8 est constitué de matières minérales qui sont majoritairement siliceuses, non calcaires, de manière à assurer sa pérennité au cours du temps. En effet, les eaux entrant dans le massif filtrant peuvent présenter un pH acide. Cette acidité peut entrainer au cours du temps un risque d’altération des matières minérales en particulier si elles sont de nature calcaire. En d’autres termes, le sable de la couche filtrante 8 peut s’altérer au contact des eaux prétraitées EP pouvant présenter un pH acide. C’est pourquoi, il est préférable d’utiliser un sable non calcaire moins friable, plus stable, au contact d’une eau acide.

De plus, les matières minérales calcaires ont tendance à se compacter dans le temps en devenant imperméable d’où un risque de colmatage de la couche. C’est pourquoi, l’utilisation d’un sable calcaire pour la couche filtrante 8 est déconseillé afin d’éviter son colmatage.

De préférence, la couche filtrante 8 est lavée/roulée. En d’autres termes, les matières minérales constituant la couche sont lavées c’est-à-dire qu’elles sont débarrassées de leurs impuretés et en particulier des particules fines pour éviter une contamination de l’eau que l’on cherche à traiter et un colmatage du massif par ces mêmes impuretés. En outre, les matières minérales constituant la couche sont roulées, c’est-à-dire que les grains sont arrondis grâce à un processus d’érosion par l’eau. Contrairement à des grains avec des arrêtes saillantes, une couche de matière minérale avec des grains arrondis qui sont roulés permet de favoriser le processus de filtration.

Tel que visible sur la figure 4, en dessous de la couche filtrante 8, le massif filtrant comporte une couche de transition 9. La couche de transition 9 est indispensable pour maintenir structurellement le massif filtrant du dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3.

Plus spécifiquement, la couche de transition 9 est indispensable pour éviter que le sable de la couche de filtration 8 ne soit en contact avec la couche drainante 10 définie ultérieurement. La couche de transition 9 n’a donc pas d’effet en tant que telle dans le traitement des eaux prétraitées EP, mais un effet sur le maintien de la structure du massif filtrant.

En d’autres termes, la couche de transition 9 permet uniquement le passage des effluents liquides vers la couche drainante 10. La couche de transition 9 permet de retenir la couche filtrante 8 afin que le sable ne se retrouve pas au niveau de la couche drainante 10 au fur et à mesure du passage des eaux prétraitées EP.

Selon un mode préférentiel de réalisation de l’invention, la couche de transition 9 présente une épaisseur comprise entre 5 et 15 cm et consiste en un mélange de gravillons de granulométrie compris entre 2 et 10 mm.

De la même manière et pour les mêmes raisons que susmentionné, la couche de transition 9 est également de préférence faite de matières minérales siliceuses, non calcaires, avec des grains lavés et roulés.

Telle que visible sur la figure 4, en dessous de la couche de transition 9 et constituant le fond du massif filtrant, on retrouve la couche drainante 10.

La couche drainante 10 a pour rôle de drainer les eaux traitées ET afin de les collecter vers les moyens de drainage 7 tels que visibles sur la figure 1 et sur la figure 4. La couche drainante 10 débouche donc sur les moyens de drainage 7.

Les eaux traitées ET peuvent être rejetées dans le milieu naturel ou encore récupérées pour un recyclage, par exemple pour arroser le jardin ou alimenter des dispositifs d’habitation à usage domestique de type chasse d’eau des toilettes après un traitement complémentaire de désinfection.

Selon un mode préférentiel de réalisation de l’invention, la couche de drainage 10 présente une épaisseur comprise entre 10 et 40 cm d’épaisseur, de préférence entre 10 et 20 cm d’épaisseur et consiste en des graviers grossiers de granulométrie comprise entre 10 et 40 mm.

De la même manière et pour les mêmes raisons que susmentionnées, la couche de drainage 10 est également de préférence faite de matières minérales siliceuses, non calcaires, avec des grains lavés et roulés.

Selon une spécificité de l’invention, les moyens d’évacuation 5 des eaux prétraitées EP débouchent directement et se confondent avec les moyens de répartition 12 des eaux prétraitées EP, de sorte que le dispositif de préfiltre 2 communique directement avec la partie supérieure du massif filtrant, à proximité de la surface du sol, que comporte le dispositif de filtre planté à écoulement 3.

Selon l’invention, les moyens de répartition 12 des eaux prétraitées EP sont positionnés dans le prolongement desdits moyens d’évacuation 5. Plus spécifiquement, ces moyens de répartition 12 sont alimentés par ces moyens d’évacuation 5.

Selon un mode de réalisation de l’invention, les moyens de répartition 12 consistent par exemple en un drain simple posé à la surface de la couche filtrante 8.

Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, les moyens de répartition 12 des eaux prétraitées EP consistent en une rampe de forme en H ou en U posée à la surface de la couche filtrante 8 de sorte à répartir uniformément sur le massif filtrant les eaux prétraitées EP.

Selon un premier mode de réalisation, l’alimentation en eaux prétraitées EP consiste en une alimentation gravitaire. Dans ce cas, les moyens de répartition 12 des eaux prétraitées EP consistent en des tuyaux de type PVC présentant un diamètre minimum de 100 mm, afin d’éviter une obstruction du tuyau et un manque de fluidité.

Selon un second mode de réalisation, l’alimentation en eaux prétraitées EP consiste en une alimentation par pompe de relevage et sous pression. Dans ce cas, les moyens de répartition 12 des eaux prétraitées EP consistent, de préférence, en des tuyaux de type PVC pression présentant un diamètre minimum de 50 mm, afin d’éviter une obstruction du tuyau et un manque de fluidité.

Selon un mode de réalisation particulier de l’ouvrage d’assainissement 1 de l’invention, et tel que visible sur la figure 1 et sur la figure 4, au-dessus de ladite couche filtrante 8, le massif filtrant du dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3 peut comporter en outre une couche de protection sanitaire 11.

Ladite couche de protection sanitaire 11 a pour rôle de recouvrir au moins en partie lesdits moyens de répartition 12 des eaux prétraitées EP, de sorte à les maintenir en position contre la couche filtrante 8. La couche de protection sanitaire 11 permet également d’éviter aux personnes non habilitées, par exemple aux enfants, d’avoir accès aux moyens de répartition 12 et d’être en contact avec les eaux prétraitées EP.

De plus, la couche de protection sanitaire 11 permet également de dissimuler visuellement les moyens de répartition 12, de sorte que le dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3 reste esthétique en ne montrant que les espèces végétales semi-aquatiques 13.

Même si la couche de protection sanitaire 11 n’est pas obligatoire et n’a pas de rôle fonctionnel dans la filtration et le traitement des eaux prétraitées EP, elle présente un intérêt pour la mise en œuvre de l’ouvrage d’assainissement 1.

Selon un mode préférentiel de réalisation de l’invention, la couche de protection sanitaire 11 présente une épaisseur comprise entre 10 et 20 cm, et consiste en des graviers grossiers de granulométrie compris entre 10 et 40 mm.

La présente invention concerne également un procédé d’assainissement des eaux usées mis en œuvre par l’ouvrage d’assainissement 1 dans lequel :
- on alimente directement en eaux usées (EU) ladite cuve de prétraitement (21) à l’aide des moyens d’introduction (4),
- on filtre et on minéralise les matières en suspension contenues dans les eaux usées (EU) au sein de ladite cuve de prétraitement (21) jusqu’à l’obtention d’une eau prétraitée (EP) en fond de cuve de prétraitement (21),
- on récupère, au fond de ladite cuve de prétraitement (21), lesdites eaux prétraitées (EP) dans des moyens d’évacuation (5),
- on transfère lesdites eaux prétraitées (EP) directement sur le massif filtrant du dispositif de filtre planté à écoulement vertical (3) à l’aide des moyens d’évacuation,
- on traite lesdites eaux prétraitées (EP) par passage au travers dudit massif filtrant jusqu’à obtention des eaux traitées (ET),
- on draine lesdites eaux traitées (ET) en dehors du massif filtrant et du dispositif de filtre planté à écoulement vertical (3),
- on dirige lesdites eaux traitées (ET) vers le milieu naturel ou vers un réseau de recyclage des eaux domestiques.

Selon le procédé de l’invention, ledit réseau de recyclage des eaux domestiques consiste par exemple en un réseau de circulation des eaux traitées (ET) vers l’habitation de type tuyauterie permettant de faire fonctionner une chasse d’eau de toilettes après un traitement complémentaire de type désinfection ou encore un tuyau d’arrosage.

Selon la présente invention, ledit ouvrage d’assainissement 1 est utilisable en tant qu’épurateur d’eau, plus spécifiquement comme épurateur des eaux usées EU domestiques en eaux traitées ET destinées à être rejetées dans un environnement naturel ou à être recyclées dans un circuit de réseau d’eau domestique pour certains usages réglementés.

Ainsi, l’ouvrage d’assainissement 1 de l’invention a pour vocation de traiter directement les eaux usées EU en sortie d’une habitation, sans qu’il soit nécessaire d’avoir une fosse toutes eaux dégageant des odeurs nauséabondes ou un dégrillage préalable avant traitement.

En effet, l’ouvrage d’assainissement 1 permet de transformer directement et à lui seul, les eaux usées EU en eaux prétraitées EP puis en eaux traitées ET. Le processus de transformation et de traitement des eaux peut se faire de manière continue, sans qu’il soit nécessaire d’avoir des phases de repos de filtration du massif filtrant du dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3. En effet, une alimentation en continu du dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3 est possible car le risque de colmatage de la surface supérieure du massif filtrant alimenté uniquement avec des eaux prétraitées EP est nul. De la même manière une alimentation en continu du dispositif de préfiltre 2 ne pose aucun problème de colmatage du préfiltre.

Le processus de transformation et de traitement des eaux peut également se faire de manière discontinue, sans qu’il y ait un problème de perte d’efficacité de l’activité de filtration du dispositif de préfiltre 2 ou de stagnation des matières organiques en surface du massif filtrant du dispositif de filtre planté 3. En effet, comme l’ouvrage d’assainissement est autonome dans son fonctionnement, qu’un curage en surface n’est pas nécessaire, une alimentation en discontinu en eaux usées EU ne génère pas de dysfonctionnement dans le traitement de l’eau.

En outre, comparé aux dispositifs existants pour assainir les eaux, notamment aux dispositifs de filtres plantés à écoulement vertical existants, l’ouvrage d’assainissement de l’invention nécessite une surface de déploiement au sol moindre.

En effet, la surface de déploiement au sol pour un dispositif de traitement des eaux usées peut s’exprimer en m²/EH dit « mètre carré par Equivalent Habitant ».

L’unité de mesure des m²/EH correspond à la surface au sol nécessaire au dispositif de traitement pour traiter l’eau polluée générée par une personne vivant dans un habitat. Les m²/EH permettent de dimensionner le dispositif de traitement de l’eau et traduit la charge hydraulique et organique produite par une personne sur une journée. En France, un Equivalent Habitant dit EH correspond à environ 150 Litres d’eaux usées par jour avec une charge de pollution standard de 60 g de demande biochimique en oxygène sur 5 jours et 120 g de demande chimique en oxygène.

Alors que les dispositifs de filtres plantés à écoulement vertical de l’art antérieur nécessitent 1,2 à 2 m²/EH ainsi qu’au moins deux massifs filtrant par étage alimentés en alternance, l’ouvrage d’assainissement 1 ne nécessite que 0,5 à 1 m²/EH pour son dispositif de filtre planté à écoulement vertical 3 et de 0,25 à 1 m²/EH pour le dispositif de préfiltre 2 sur matériau lignocellulosique 22. Ainsi, l’ouvrage d’assainissement 1 selon l’invention permet de diminuer les m²/EH nécessaires pour le traitement des eaux usées EU par rapport aux dispositifs de traitement des eaux usées EU de l’art antérieur.

De plus, l’ouvrage d’assainissement 1 de l’invention permet de s’affranchir d’une fosse toutes eaux, d’une étape de dégrillage préalable des matières organiques, d’une étape de curage du massif filtrant pour le dispositif de filtre planté à écoulement vertical, de la mise en place d’un système d’alimentation par alternance, d’un système de contrôle du débit d’eau et volume d’eau entrant et des conditions physicochimiques du sol.

L’ouvrage d’assainissement 1 selon l’invention consiste donc en une solution de traitement des eaux usées à la fois efficace, simple, fiable et écologique permettant d’avoir du compost valorisable pour le terrain.

Claims (12)

1. Ouvrage d’assainissement (1) des eaux usées (EU) caractérisé en ce qu’il comporte :
   - des moyens d’introduction (4) des eaux usées (EU) ;
   - un dispositif de préfiltre (2) sur matériau lignocellulosique (22), ce dispositif de préfiltre (2), d’une part, est configuré pour transformer les eaux usées (EU) en eaux prétraitées (EP) et, d’autre part, comporte une cuve de prétraitement (21) étanche et close, qui est alimentée en eaux usées (EU) par les moyens d’introduction (4) des eaux usées (EU), et qui internalise des composés lignocellulosiques et des micro-organismes aérobies ;
   - des moyens d’évacuation (5) des eaux prétraitées (EP) qui sont configurés pour évacuer les eaux prétraitées (EP) en dehors du dispositif de préfiltre (2) ;
   - au moins un dispositif de filtre planté à écoulement vertical (3), qui est configuré pour transformer les eaux prétraitées (EP) en eaux traitées (ET), qui est disposé en série et positionné en aval dudit dispositif de préfiltre (2), qui est alimenté en eaux prétraitées (EP) par les moyens d’évacuation (5) des eaux prétraitées (EP),
   - ledit dispositif de filtre planté à écoulement vertical (3) comporte, d’une part, des moyens de répartition (12) des eaux prétraitées (EP), qui sont positionnés dans le prolongement desdits moyens d’évacuation (5) des eaux prétraitées (EP) et qui sont alimentés par ces moyens d’évacuation (5) des eaux prétraitées (EP), et, d’autre part, un massif filtrant, qui est surmonté par les moyens de répartition (12) des eaux prétraités (EP), et qui constitue un milieu de culture d’espèces végétales semi-aquatiques (13),
   - ledit massif filtrant comporte au moins trois couches de minéraux dont une couche filtrante (8) qui est localisée en partie supérieure du massif filtrant, une couche de transition (9) qui est surmontée par la couche filtrante (8), et une couche drainante (10) qui est surmontée par la couche de transition (9) et qui est localisée en partie inférieure du massif filtrant ;
   - des moyens de drainage (7) des eaux traitées (ET), sur lesquels débouche la couche drainante (10), et qui sont configurés pour drainer les eaux traitées (ET) en dehors dudit au moins un dispositif de filtre planté à écoulement vertical (3).
2. Ouvrage d’assainissement (1) des eaux usées (EU), selon la revendication précédente, caractérisé en ce que :
   - la couche filtrante (8) consiste en une couche de sable de granulométrie comprise entre 0 et 6 mm,
   - la couche de transition (9) consiste en une couche de gravillons de granulométrie comprise entre 2 et 10 mm,
   - la couche drainante (10) consiste en une couche de graviers grossiers de granulométrie comprise entre 10 et 40 mm.
3. Ouvrage d’assainissement (1) des eaux usées (EU), selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
   - la couche filtrante (8) présente une épaisseur comprise entre 20 et 50 cm,
   - la couche de transition (9) présente une épaisseur comprise entre 5 et 15 cm,
   - la couche drainante (10) présente une épaisseur comprise entre 10 et 20 cm d’épaisseur.
4. Ouvrage d’assainissement (1) des eaux usées (EU), selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche filtrante (8) et/ou la couche de transition (9) et/ou la couche drainante (10) se compose(nt) de matières minérales majoritairement siliceuses, non calcaires lavées et roulées.
5. Ouvrage d’assainissement (1) des eaux usées (EU), selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit massif filtrant comporte, au-dessus de ladite couche filtrante (8), une couche de protection sanitaire (11) recouvrant en partie au moins lesdits moyens de répartition (12) des eaux prétraitées (EP).
6. Ouvrage d’assainissement (1) des eaux usées (EU), selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d’introduction (4) des eaux usées (EU) consistent en un tuyau dont l’extrémité de sortie, alimentant la cuve de prétraitement (21), est positionnée au-dessus de la surface supérieure des composés lignocellulosiques à une distance en hauteur comprise entre 30 et 60 cm.
7. Ouvrage d’assainissement (1) des eaux usées (EU), selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d’introduction (4) des eaux usées (EU) et/ou lesdits moyens d’évacuation (5) des eaux prétraitées (EP) comprennent une pompe de relevage ou un ouvrage de chasse.
8. Ouvrage d’assainissement (1) des eaux usées (EU), selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les composés lignocellulosiques au sein de la cuve de prétraitement (21) se présentent sous la forme d’un assemblage de plaquettes en matériau lignocellulosique d’épaisseur comprise entre 30 et 60 cm.
9. Ouvrage d’assainissement (1) des eaux usées (EU), selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de répartition (12) des eaux prétraitées (EP) consistent en une rampe de répartition, de préférence un drain en forme de H ou en forme de I ou en forme de U, posée directement sur la couche filtrante (8).
10. Ouvrage d’assainissement (1) des eaux usées (EU), selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite cuve de prétraitement (21), internalisant des composés lignocellulosiques et des micro-organismes aérobies, comporte en outre des lombrics.
11. Procédé d’assainissement des eaux usées mis en œuvre par l’ouvrage d’assainissement 1 selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel :
    - on alimente directement en eaux usées (EU) ladite cuve de prétraitement (21) à l’aide des moyens d’introduction (4) ;
    - on filtre et on minéralise les matières en suspension des eaux usées (EU) au sein de ladite cuve de prétraitement (21) jusqu’à l’obtention d’une eau prétraitée (EP) en fond de cuve de prétraitement (21),
    - on récupère, au fond de ladite cuve de prétraitement (21), lesdites eaux prétraitées (EP) dans des moyens d’évacuation (5),
    - on transfère lesdites eaux prétraitées (EP) directement sur le massif filtrant du dispositif de filtre planté à écoulement vertical (3) à l’aide des moyens d’évacuation,
    - on traite lesdites eaux prétraitées (EP) par passage au travers dudit massif filtrant jusqu’à obtention des eaux traitées (ET),
    - on draine lesdites eaux traitées (ET) en dehors du massif filtrant et du dispositif de filtre planté à écoulement vertical (3),
    - on dirige lesdites eaux traitées (ET) vers le milieu naturel ou vers un réseau de recyclage des eaux domestiques.
12. Utilisation de l’ouvrage d’assainissement (1) des eaux usées (EU), selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comme épurateur d’eau.