Analyses comparatives de systèmes d'infiltration-percolation : colmatage et outils de diagnostics

Comparative analyses of seepage : clogging and tools for the diagnosis

• Auteur / Autrice : Laurence Rolland
• Direction : Alain Grasmick, Pascal Molle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique. Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eaux usées -- Épuration

Filtres

Mots clés libres

Méthodologie de diagnostic

Filtre à sable

Colmatage

Résumé

Les systèmes d'infiltration-percolation sont largement utilisés pour le traitement des eaux résiduaires en assainissement collectif des petites collectivités ainsi qu'en assainissement non collectif. Ces systèmes extensifs présentent l'avantage d'une gestion simple tout en présentant de bonnes performances épuratoires. Ils restent toutefois sensibles au colmatage physique et biologique du milieu filtrant, colmatage défavorable aux performances épuratoires mais aussi à la durée de vie des ouvrages. Le rôle des matériaux et de la conception des filtres sur le contrôle de la perméabilité du lit filtrant et de la régulation de la biomasse accumulée reste mal connus et aucun outil de diagnostic non destructif ne permet actuellement de caractériser l'état d'un massif en cours de fonctionnement. Ce travail a donc eu pour objectif d'analyser, à différentes échelles d'observation et avec différents outils, notamment non destructifs, la réponse de systèmes d'infiltration sous des conditions de fonctionnement imposées mettant en avant l'influence (i) de la nature de l'eau à traiter, la configuration du lit (type de matériaux filtrants et leur mise en œuvre, avec notamment la présence ou non d'une géogrille en fond de massif) mais également (ii) des paramètres de fonctionnement (charge hydraulique, charge organique, et mode d'alimentation). Les résultats obtenus montrent le rôle déterminant (i) de la granulométrie des sables sur la distribution hydraulique et le contrôle de la masse particulaire accumulée, (ii) du mode d'alimentation et des charges imposées. L'état de fonctionnement des systèmes a pu être évalué à différents temps de travail. Différents outils non destructifs de diagnostic ont montré leur intérêt et des velurs seuils ont pu être associées à différents états de fonctionnement des systèmes

Seepage beds are widely used for on-site and small communities wastewater treatment. These extensive systems present the advantages of both an easy management and good treatment performances. However, they are sensitive to the physical and biological clogging. Clogging alter the treatment performances but also reduce the service life. The role of materials and conception of filters on the control of the permeability of the filtering bed and regulation of the biomass accumulated remain badly understood. In addition, there is a lack of non-destructive tools in order to perform diagnosis on operating systems. The aim of this thesis is to analyse (at various scales and with different tools, especially non-destructive) the answer of infiltration systems to varying operating conditions that are, namely: (i) the composition of the influent, the seepage bed design (type of sand and its implementation, the presence of a geogrid at the bottom), but also (ii) of the operating parameters (hydraulic load, organic load, and mode of feeding). Results highlight the determining roles (i) of the grain size distribution on hydraulic behaviour and the retention of suspended solids, (ii) and of the feeding mode and organic loads. We estimate the operating state of the systems at different time. We distinguish several non-destructive tools fitted for the diagnosis: the measurement of the gaseous oxygen within soil porosity, the measurement of electrical resistivity. In addition, we determine threshold values that allow to differentiate the different state of the system operation