1. Contexte de l'installation
La station de pompage des eaux usées (WPS) d’un site pilote dans le North Hampshire est régulièrement affectée par des infiltrations d’eaux souterraines, un problème particulièrement aigu pendant les périodes de fortes pluies et les événements orageux. Cette situation entraîne un risque important d’inondation pour les villages en aval. L’une des principales stratégies adoptées pour atténuer ces risques, liés aux infiltrations d’eaux souterraines et aux déversoirs d’orage du système d’assainissement unitaire (CSO), est le surpompage, qui implique le rejet des eaux excédentaires dans le cours d’eau local lorsque la station de pompage ne peut pas gérer les volumes de débit élevés.
Lors d’un événement de surpompage, il est fondamental de minimiser le risque de contamination du cours d’eau. Initialement, sur le site pilote, les flux excédentaires étaient soumis à un processus de dégrillage puis à un traitement par lumière UV avant d’être rejetés dans le ruisseau. Cependant, le rejet n’était autorisé que lorsque les niveaux de l’eau de la nappe phréatique atteignaient un niveau prédéterminé, une condition qui ne se vérifiait souvent pas. Par conséquent, il était nécessaire de recourir à l’utilisation de camions-citernes 24 heures sur 24 pour la gestion des eaux, au lieu de pouvoir les rejeter directement dans le ruisseau.
La compagnie des eaux, gestionnaire du service, visait à améliorer la qualité du rejet par l’élimination des matières en suspension et des concentrations associées de DBO (Demande Biologique en Oxygène) et de NH3 (Ammoniac) de l’effluent, avant son rejet dans le cours d’eau. De plus, un avantage stratégique de la mise en place d’un filtre en tissu aurait été l’amélioration de la transmittance de l’effluent, essentielle pour permettre au traitement UV d’atteindre une élimination bactérienne plus importante et une efficacité supérieure dans la réduction des coliformes. Le type d’effluent en question, dû à l’infiltration d’eaux souterraines qui provoquent le débordement du système d’assainissement unitaire, est généralement très dilué, un contexte dans lequel les filtres en tissu MITA n’avaient pas été couramment utilisés auparavant. Par conséquent, l’objectif principal de ce test spécifique était d’évaluer les performances du filtre en tissu sur ce type particulier d’effluent, avec l’objectif de tester différents types de toiles filtrantes et d’analyser les résultats sous différentes conditions de charge hydraulique et de solides.
2. Solution proposée
ATAC Solutions a répondu aux besoins de la compagnie des eaux en proposant l’installation d’un filtre en tissu MITA PECV 4/20, un modèle à axe vertical pour l’optimisation de l’espace et de l’efficacité. La solution prévoyait le positionnement du filtre entre les étapes existantes de dégrillage et de traitement UV, dans le but d’intercepter et de traiter l’effluent après le dégrillage et avant la désinfection.
La phase initiale du projet a vu ATAC Solutions effectuer une visite détaillée du site pour évaluer la faisabilité de l’installation et recueillir toutes les informations nécessaires. Au cours de cette visite, les niveaux du terrain ont été relevés pour s’assurer que le système hydraulique pourrait fonctionner efficacement. Le filtre MITA 4/20 a ensuite été installé sur des traverses de chemin de fer, positionnées sur une base nivelée de type 1, adjacente à l’armoire électrique principale (MCC) de la station. Cette disposition a permis de surélever le filtre de 200 mm, garantissant que l’eau filtrée puisse s’écouler par gravité directement dans l’équipement UV, éliminant ainsi le besoin de pompes supplémentaires qui auraient nécessité du diesel ou de l’énergie électrique.
L’entrée du filtre MITA a été connectée directement aux pompes de refoulement de l’équipement de dégrillage existant via un tuyau flexible Bauer. Ce choix de conception a simplifié le processus d’installation et a contribué à l’efficacité opérationnelle. Pour l’évacuation, la sortie du filtre MITA a été connectée à une tuyauterie en PVC supportée par des supports appropriés, permettant un écoulement libre par gravité vers l’unité UV. Une mesure de sécurité fondamentale a également été mise en place : la tuyauterie de trop-plein du filtre en tissu a été raccordée à la tuyauterie de sortie vers l’équipement UV, créant un système de sécurité (failsafe) pour le filtre. Le contre-lavage du filtre, un processus essentiel pour son nettoyage et son efficacité à long terme, a été géré via une tuyauterie flexible Bauer qui évacuait les eaux de contre-lavage directement dans le puits humide de la station de pompage.
Cette configuration temporaire a été soigneusement conçue pour une période d’essai, dans le but d’évaluer spécifiquement les performances du filtre en tissu MITA sur un effluent atypique, caractérisé par sa forte dilution due aux infiltrations d’eaux souterraines. L’objectif était non seulement de vérifier l’efficacité immédiate, mais aussi de recueillir des données précieuses pour de potentielles futures installations et pour l’optimisation du système dans des conditions opérationnelles variables.
3. Résultats et facteurs clés de succès
Le processus d’échantillonnage sur le site pilote a été mené sur une période de 7 jours, entre juin et juillet, avec des tests sur divers paramètres avant et après le traitement. Les résultats ont démontré une efficacité remarquable du filtre en tissu MITA PECV 4/20 dans l’amélioration de la qualité de l’effluent.
Le paramètre clé d’évaluation, les matières en suspension totales (MES), a montré une amélioration significative. Avec une concentration moyenne en entrée de 43,6 mg/l, le filtre a réduit les MES à une moyenne de 9,6 mg/l en sortie, atteignant un taux d’élimination moyen de 76,6 %. Il est important de souligner que les niveaux d’élimination ne sont jamais descendus en dessous de 70 % pendant toute la période d’essai, ce qui démontre la fiabilité du filtre même dans des conditions de charge élevée. À une occasion, lorsque la concentration en entrée a dépassé 100 mg/l, le filtre a tout de même éliminé 79,5 % des solides.
La haute efficacité dans l’élimination des MES a eu un effet de cascade positif sur les niveaux de DBO (Demande Biologique en Oxygène) et de DCO (Demande Chimique en Oxygène) dans l’effluent. Avant le traitement, les valeurs moyennes de DBO et de DCO étaient respectivement de 32,1 mg/l et 80 mg/l. Après le traitement avec le filtre en tissu, ces valeurs ont été réduites à une moyenne de 15,4 mg/l pour la DBO et de 30,6 mg/l pour la DCO. Cela représente une réduction de plus de 50 % pour les deux paramètres.
Un autre succès crucial de l’essai a été l’amélioration des performances du traitement UV en aval. La phase de traitement UV a démontré une réduction des espèces d’E. Coli et d’Entérocoques d’environ 99,99 % (équivalent à une réduction d’environ 3 log), grâce également à la plus grande transmittance de l’effluent post-filtration. Comme prévu, aucune réduction significative d’Ammoniac, de Nitrate, de Nitrite ou de Phosphate n’a été observée pendant la période d’essai, car aucune étape de traitement spécifique pour ces paramètres n’était prévue.
En résumé, les résultats de l’essai ont clairement démontré que le filtre en tissu MITA est une solution très efficace pour réduire de manière significative les matières en suspension et les concentrations associées de DBO et de DCO dans les eaux usées provenant de déversoirs d’orage combinés. Ce système s’est avéré être une méthode éprouvée pour le traitement des rejets d’orage ou des eaux souterraines provenant de stations de pompage surchargées, réduisant l’impact environnemental sur les cours d’eau locaux. Bien que la durée de l’essai ait été limitée et menée par temps sec (juin et juillet), le succès obtenu a renforcé la confiance dans la capacité de ces filtres à être installés sur d’autres sites présentant des problèmes similaires au site pilote. La compagnie des eaux est activement impliquée dans la proposition d’utiliser ces systèmes, y compris les filtres en tissu, pour de futurs traitements des eaux souterraines.
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