Dispositifs d'épuration des eaux usées > Les lits bactériens

PRINCIPE DE TRAITEMENT

Les lits bactériens font partie de la famille des réacteurs à biomasse fixée. En effet, le principe de fonctionnement d'un lit bactérien (ou filtre percolateur) consiste à faire percoler de l'effluent préalablement décanté, sur une masse de matériaux poreux ou caverneux qui sert de support à la biomasse épuratoire.

L'oxygène de l'air et les matières polluantes à traiter contenues dans l'eau diffusent à travers le film biologique jusqu'aux microorganismes assimilateurs. Les sous-produits issus du traitement s'éliminent dans les fluides liquides et gazeux.

Le film biologique est composé de bactéries aérobies en surface et de bactéries anaérobies à l'interface avec le matériau. Périodiquement, le biofilm se détache du matériau poreux et se reconstitue automatiquement après 3 semaines environ.

L'aération des lits bactériens est généralement assurée par un tirage naturel et quelques fois par une ventilation forcée. Cette aération est nécessaire pour satisfaire les besoins en oxygène de la flore aérobie.



LA FILIERE DE TRAITEMENT

Afin d'éviter le colmatage du matériau filtrant, les effluents bruts subissent préalablement une décantation primaire. Les boues qui se décrochent du support par autocurage sont quant à elles séparées de l'effluent traité par décantation secondaire.

Une filière de traitement par lit bactérien est constituée des ouvrages suivants :

• dégrilleur,
• décanteur-digesteur,
• lit bactérien
• clarificateur ou lagune de décantation.

Par rapport à un clarificateur, la décantation par lagunage peut présenter le double intérêt d'un fonctionnement gravitaire (si la topographie est favorable) et d'un traitement des by-pass avant rejet.



Soulignons, toutefois, qu'il a été mis en oeuvre des lits bactériens qualifiés de lits faible charge ne comportant ni clarificateur, ni recirculation qui présentaient un intérêt d'un point de vue investissement d'une part, et fonctionnement d'autre part (d'un point de vue énergétique). Cependant, cette conception ancienne évolue de plus en plus en complétant la filière avec la mise en oeuvre indispensable d'une lagune de finition ou d'un bassin d'infiltration-percolation, voire d'un clarificateur.

DIMENSIONNEMENT & CONCEPTION

Le dégrillage est obligatoire pour les stations de plus de 200 EH (arrêté du 21 juin 1996). La rétention des matières volumineuses et grossières peut être assurée par un dégrillage manuel constitué d'une grille inclinée de 60 à 80° et d'entrefer 30 à 40 mm. Un système mécanisé auquel est adjoint un compacteur limite les contraintes d'exploitation et réduit les nuisances et préserve la propreté du poste.

Le décanteur-digesteur doit assurer la rétention d'une partie des matières en suspension, la digestion anaérobie et le stockage des boues sédimentées. Il peut être dimensionné sur la base des préconisations suivantes :

• vitesse ascensionnelle de décantation de 1,0 à 1,5 m/h
• temps de séjour dans le décanteur de 1h30
• volume de digesteur égal à 1,0 voire 1,5 fois le volume journalier à traiter

Pour le dimensionnement, il devra bien être pris en compte le volume de boues recirculées.

Le lit bactérien est constitué de matériau poreux : scories, pouzzolanes, mâchefers ou encore garnissages plastiques. Ces derniers présentent des surfaces développées et des indices de vide plus importants que les matériaux traditionnels réduisant les risques de colmatage. Cependant, ils présentent très souvent des résultats décevants pour le traitement des effluents domestiques.

La hauteur de lit à mettre en oeuvre dépend du type de matériau utilisé. Pour un matériau traditionnel, le lit aura une hauteur d'au moins 2,5 m. Avec un garnissage plastique, cette hauteur sera au minimum de 4 m.

Le matériau repose sur un double radier. Le radier supérieur généralement en béton est perforé, tandis que le radier inférieur assure la récupération et l'évacuation de l'eau traitée.

La répartition de l'effluent est assurée par :

• des répartiteurs fixes alimentant des tubes perforés
• des systèmes mobiles de type sprinklers rotatifs

Les sprinklers constituent le meilleur dispositif de répartition. Avec les systèmes fixes gravitaires, la répartition est aléatoire et soumise aux bouchages des orifices.

Une bonne ventilation naturelle du lit doit être prévue. la surface des ouies d'aération doit représenter au minimum 5% de la section transversale. L'orifice doit cependant pouvoir être partiellement obturé en période hivernale afin de réduire l'impact négatif du froid (induisant un ralentissement de l'activité bactérienne).

Le dimensionnement à mettre en oeuvre dépend étroitement des objectifs à atteindre.

Objectif de rejet	Type de garnissage	Hauteur de matériau minimale (m)	Charge organique maximale (kg DBO5/m3/j)	Charge hydraulique maximale (m/h)	Taux de recirculation minimum
DBO5 < 35 mgO2/L	Traditionnel Plastique	2,5 4	0,7	1,0 2,2	2,0
DBO5 < 25 mgO2/L	Traditionnel Plastique	2,5 4	0,4	0,7 1,8	2,5

Le clarificateur assure la séparation des boues décrochées par autocurage et de l'effluent traité. Les bases de dimensionnement préconisée sont les suivantes :

• vitesse ascensionnelle en pointe de 1 m/h
• hauteur droite supérieure à 2,5 m à la goulotte
• pente du radier supérieure à 55°

PERFORMANCES EPURATOIRES

Selon la circulaire du 17 février 1997, le lit bactérien est susceptible d'assurer un niveau de traitement D2, soit une DBO5 inférieure à 35 mg O₂/L.

Les performances épuratoires généralement obtenues pour ce type de procédé sont les suivantes :

Paramètre	Concentration	Rendement épuratoire
DBO5	< 35 mg O2/L	> 80%
DCO	80 à 200 mg O2/L	65 à 85%
MES	50 mg/L	75%
NK	20 à 50 mg N/L	40 à 70%
N-NH4+	15 à 45 mg N/L	40 à 70%
NGL	40 à 60 mgN/L	30 à 50%
PT	15 mgP/L	20%
GTCF	107 germes par 100 mL	- 1 ULog