Lagunage Lagunage : 15ans de pratique en france (CEMAGREF)

8/19/2019 Lagunage Lagunage : 15ans de pratique en france (CEMAGREF)

1/64

9 7 / 0 2 1 9

L e Lagunage naturel

Les

leçons tirées de 15 ans de pratique en France

S A T E S

E

/ Service d'Assistance

} Ì

Technique

aux Explotants

de

Stations d'Epuration

ENS P

e


2/64


3/64

L E LÂGUNAGE NATUREL

L E S L E Ç O N S T I R É E S D E 1 5 A N S D E P R A T I Q U E E N F R A N C E


4/64


5/64

G R O U P E D E T R A V A I L

S A T E S E

- C E M A G R E F

LE

IAGUNAGE

NATUREL

LES LEÇONS TIRÉE S D E 15 A N S D E P RA TIQ U E E N F R A N C E

Coordination :

Y .

R A C A U LT

(Cemagref)

Membres

du Comité de rédaction

J .-S . BOIS

J.

C A R R É

P h .

D U C H Ê N E

B . L E B A U D Y

J. L E S A V R E

P. L I C K E L

M . R A T E A U

A . V A C H O N


6/64

Cominaniles supplémentaires à adresser à :

l'IJlJM-THANS, H P 22, 91167 L O N G J U M K A U C K D K X 09

Tél. : 01

69

10 85 85 - Fax : 01

69

10 8 > ÍH

Diffusion

aux lihruiros

:

Tt (linii[uc et

Documentation I A V O 1 S I K H

11,

rue de

ProNipny

-

91236

C A C H A N Ce.lex

Tl. : 01 17 10 67 82 - Fax : 01 17 10 67 558


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S O M M A I R E

P R E A M B U L E 7

I - I N T R O D U C T I O N 9

II - P E R F O R M A N C E S D U

L A G U N A G E

11

2 . 1 .

O rigine des don nées

-

M é t hod ologie

d'exploitation 11

2 . 2 . C h a r g e s

reçues sur

les installations 12

2 . 3 .

P e r f o r m a n c e s

épuratoires

des lagunes

13

2 . 4 .

Facteurs

influençant les

p e r f or m an ce s

14

2 . 5 .

C onclusion sur

les

performances des lagunes (carbone, azote,

p h o sp h o r e ) 16

II I -

D Y S F O N C T I O N N E M E N T

17

3 . 1 . Détectiondes dysfonctionnements et conséquences 17

3 . 2 .

C au ses de dysfonctionnem ent

17

3 . 3 .

R e m è d e s

19

IV -

C O N C E P T I O N

E T

D I M E N S I O N N E M E N T

D U

L A G U N A G E N A T U R E L

21

4 . 1 . Prétraitements 21

4 . 2 .

T raitements primaires

21

4 . 3 .

L es lagunes

23

4 . 4 . O u v r a g e s an n e xe s

et

d e

c o m m u n i c a t io n 25

V

-

E X P L O I T A T I O N

27

5 . 1 .

T e n u e

d ' u n

cahier

d'exploitation 27

5 . 2 . Surveillance générale 27

5 . 3 . Entretien

du prétraitement

27

5 . 4 . Entretien

des abords

27

5 . 5 .

L utte contre

les

rongeurs

28

5 . 6 . C u r a g e

des boues en

tête

»lu premier bassin

28

5 . 7 . L utte contre les lentilles d ' e a u 29

5 . 8 .

F a u c a r d a g e

de s

m a c r o p h y te s

29


8/64

VI -

LE C U R A G E D E S B A S S IN S

6 . 1 . Répartitiondes boues d a n s les bassins

6 . 2 .

T a u x

m o y e n

d ' e n v a s e m e n t

6 . 3 . Décision

de curage

6 . 4 . M é th o de

de curage

6 . 5 . C o û t s

d'éliminationdes boues

6 . 6 . Caractéristiques a g r o n o m i q u e s et

sanitaires

des boue s

31

31

3 2

3 2

3 2

3 3

3 3

VII -

L E

SUIVI

T E C H N I Q U E

7 . 1 .

N a t u r e et fréquence des visites

7 . 2 .

L es opérations

particulières

35

35

36

VIII - LE S C O U T S

D U

L A G U N A G E

8 . 1 .

C o û t d'investissement

8 . 2 .

C o û t de fonctionnement

3 9

3 9

3 9

IX -

C O N C L U S I O N

41

BIBLIOGRAPHIE

45

N N X S

ANNEXE

ANNEXE

ANNEXE i

ANNEXE I

ANNEXE >

ANNEXE

ANNEXE 7

ANNEXE lì

A l

L e

lagunage anaérobie

48

L e

lagunage de décantation primaire

49

L e s

filtres

plantés

de roseaux 50

L e

lagunage tertiaire en aval de procédés conventionnels 51

L'infiltration

su r sable des

effluents

traités pa r lagunage 53

Lutte contre les lentilles d ' e a u 55

Détermi n a ti o n d u v o l u m e d e b o u es d a n s les bassins 57

Caractéristiques

d es ea u x

usées

brutes alimentant

les

lagunes (enquête)

59


9/64

L e lagiuiage naturel

L E L A G U N A G E N A T U R E L

L E S L E Ç O N S

TIRÉES

D E

15

A N S D E P R A T IQ U E E N F R A N C E

PREAMBULE

La technique

de traitement des eaux

usées

domestiques par lagunage a

connu

un large développement en France depuis le début des années 80. Les

règles

de

conception appliquées jusqu

ici dans

notre

pays

proviennent

principalement du document Inter-Agences de 1979. Les

bases

de

dimensionnement et les recommandations développées dans ce cahier technique

résultaient

alors

d une

synthèse

de la bibliographie de

l époque

et de

quelques

expériences nationales. Une

ilière

typiquement française s en est dégagée et elle

a été largement appliquée au cas des petites collectivités.

Sans remettre en cause les

principes

de base

présentés

dans le document de

1979, qui demeurent valables dans

leur

grande majorité, l expérience acquise

sur le terrain au cours des quinze

dernières

années mérite d être valorisée pour

préciser

le domaine d utilisation

privilégié

du lagunage et améliorer les

règles

de

conception.

La nature m êm e du procédé lagunage, du fait notamment du

long

temps de

séjour

des effluents dans les bassins, incite par ailleurs ò

évaluer

son

fonctionnement

et ses performances avec une approche

très différente

de celle

utilisée

pour le s procédés conventionnels.

Afin

de dégager une image représentative des performances de la ilière de

traitement lagunage, une

enquête

nationale a été

lancée

en 1992 avec l aide des

Satese, des Agences de l eau et de l'ENSP dans le cadre d un groupe de travail

spécialisé

Cemagref- Satese.

S appuyant

sur l état de l art du lagunage, le présent document cherche ¿i

fournir

aux maîtres d œuvre, aux services techniques, aux bureaux

d étude,

les

éléments de

choix

de cette

ilière

de

traitement

et de son adéquation aux

contraintes

locales,

les

règles

de dimensionnement

actualisées,

les performances

que

l on

peut

attendre, le type

d exploitation à réaliser

et une

aide

à

l interprétation du comportement des bassins. L essentiel de ce cahier sera

consacré au

L A G U N A G E

SIMPLE

ou

N A T U R E L filière

comportant le plus

souvent

trois

bassins

en série.


10/64

L e lagunare naturel.

TERMINOLOGIE D U LAGUNAGE

Plusieurs procédés répondent à l'appellation lagunage.

Afin

de

clarifier

la terminologie employée, on trouvera

ci-après une brève description des filières de traitement

rattachées

au

vocable

lagunage .

premier est conçu pour être facultatif et les suivants,

appelés

souvent

lagunes

de maturation', com por tent une

zone aérobie dominante

dont

la

p ro fondeur

varie en

fonction notamment de la charge organ ique reçue.

-

lagune anaerobic

: bassin profond (profondeur de

l'ordre

de 3 à 4 m) dans lequel s'établit un p rocessus de

fermentation

anaérobie allant

jusqu'à la méthanisation et

entraînant

un

abat tement partiel

de la

matière organi-

que

soluble.

Le temps de

séjour

de

l'eau

y est de

l'ordre

de 3 à 10 jours sous nos climats selon les objectifs.

-

lagune de

décantat ion : bassin d'une hauteur de

l'ordre

de 2 m avec un temps de séjour de 3 à 4

¡ours.

Le

bassin

joue

le rôle de

p iège

à boue mais les charges

organiques

app l iquées et le temps de

séjour

ne

permettent pas la mise en place d'un p rocessus de

fermentation anaérobie équilibré.

-

lagune

facultative : bassin p eu profond (1 à 1,5 m

localement)

compor tant

une zone

anaérobie

en

fond

de

bassin et une zone aérobie en

surface don t

l'épaisseur

varie

en fonction des conditions météoro logiques

et suivant l a

sa ison .

Le temps de séjour est de 15 à

30

jours.

•

lagunage tertiaire

: traitement complémenta i re situé en

ava l d'un système convent ionnel de traitement et

dont

la

concept ion varie avec

l'objectif

visé

(rétention

des ME

abat tement

de germ es ...) .

-

lagunage à haut rendement

2

: filière de traitement

composée de

bass ins

à faible p ro fondeur (0,3 - 0,5 m)

dans lesquels un

couran t

emp êchant la

décantation

des

algues es t

c réé

artificiellement par un dispositif d'agi

tation

de

type

roue à aubes.

-

lagunage aéré

2

: filière de traitement composée de

plusieurs

bass ins dont

le

premier

es t

équipé

d'un

dispositif

d'aération

artificiel fournissant la majorité

besoins en oxygène.

-

lagune

à

microphytes

: bassin dont la

p ro fondeur

es t

d'environ

1 m et où la b iomasse

végétale

est

princi-

palement constituée par des a lgues mic roscopiques

(phytoplancton).

•

lagune à macrophytes

: bassin à faible

p ro fondeur

(0,3 - 0,5 m) planté de végétaux

supérieurs.

-

lagune mixte

: lagune

compor tant

une zone spé-

c ia lement

aménagée

sur le mo dèle d'une

lagune

à

macrophytes.

-

lagunage n a t u r e l

: filière de traitement composée de

plusieurs

bass ins

en série, le plus souvent trois. Le

1. L'appellation

lagune

d e

maturation

concerne

un

bassin

pe u

proFond

(environ

1 m ) où l a faible

charge organique appliquée

pemet, en période diurne, l'établis-

sement d 'une zone aérobie

couvrant

u ne

large

fraction de la

hauteur

d ' e a u .

2 .

C e p r o c é d é n'est p a s traité d a ns c e d oc u m en t puisque nous ne nous

interressons ¡c qu 'au x variantes d u

lagunage

naturel.


11/64

i - I N T R O D U C T IO N

L e laguiiage

naturel

A u cours des quinz e dernières a n n é e s , le l a g u n a g e

naturel

a

pris d a n s notre p a y s u n e

place importante

p a r m i les p r o c é d é s d e traitement d e s e a u x u s é e s

domestiques, notamment en milieu

rural. Si

en capacité

d e traitement

c u m u l é e ,

il

ne totalise qu' l

à 2

% d e

la

pollution globale à épurer, l'effectif d e stations de ce

type

représente environ

2 0 % du parc sur l 'ensemble du

territoire et, da ns certains départements ruraux, cette part

peut

atteindre

5 0 % .

A v e c

près de

2

5 0 0

installations, la

France est, avec

l'Allemagne, le pays d 'Europe où cette technique est la

plus

développée. Le lagunage connaît aussi ces dernières

a n n é e s une croissance importante d a n s certains p a y s

d ' E u r o p e d u S u d , e n particulier a u Portugal et en

Es p a gne ,

avec un

objectif

complémentaire de

réutilisation

des e a u x traitées.

1000

1989

Loire-Bretagne

Seine-Normandie

A d ou r - G a r on n e

R h ô n e - M e d . - C o r s e

R h i n - M e u s e

Artois-Picardie

1975

1970

Fig. I -

Évolution

du

n o m b r e

de

lagunes dans

les

différentes Agences

de l'Eau,

¡d'après Berland

et

Barraqué,

1990)

U n e enquête nationale ( C e m a g r e f , 1 9 8 6 )

a établi

d e

manière

exhaustive

l'état

d' implantation

d u l a g u n a g e

d a n s

les

différents

départements français, d i x a n n é e s

après son introduction. O n

a alors

p u

y

constater

le

r a p i d e d é v e l o p p e m e n t d u p r o c é d é . S a simplicité a

répond u a u x attentes d e b e a u c o u p d e petites collectivités

où les techniques

traditionnelles

avaient jusqu'alors

d o n n é

d es résultats souvent décevants et insuffisants.

La taille

m o y e n n e

des installations de lagunage recensées était

alors d e 5 5 0 0 m

2

, soit u n e capacité d e 5 0 0 - 6 0 0 E H

(équivalents habitants). Depuis ,

le caractère

rural de ce

procédé a encore été accentué, m ê m e si quelques rares

grandes installations

ont été construites pour répondre

à

d es situations très particulières.

Loire-Bretagne

Adour-Garonne

Sel ne-Normandie

Artois-Picardie

1989

1 M S

*=* ¿s

1 8 8 8

1980 . „ .

1 9 7 5

1970

R h ô n e - M e d . - C o r s e

Fig. 2 - Évolution de la part

occupée

par le lagunage

dans

les différents

bassins, ¡d'après Berland

et Barraqué, 1990}

L'évolution du parc de l agunes de

l

9 7 0

à l

9 8 9 p ar

bassin

hydrographique

ainsi

q u e

la

part

occupée par ce

procédé

sont illustrées par les figures 1

et

2 . O n notera

qu'environ la moitié des lagunes se situent d a n s le bassin

Loire-Bretagne où

elles

représentent 2 8 % d e

l'effectif

total d es stations

d'ép uration.

Divers travaux ( e n q u ê t e s d u C e m a g r e f , n o m b r e u s e s

observations des Satese, ...) ont permis de constater q u e

l a mise en oeuvre du procédé , qualifié u n p e u trop

rapidement de

rustique,

s'écartait souvent des règles d e

base pourtant

indispensables à

respecter (cf. Étude Inter-

A g e n c e s sur le lagunage de 1979).


12/64


A u fil d u

t e m p s ,

en effet, des anomalies nuisant à la

réputation d e simplicité et de fiabilité d u l a g u n a g e

naturel se sont révélées. Parmi les anomalies le plus

souvent

constatées, on peut

citer

:

• le

m a n q u e

d'études géotechniques préalables qui,

aggravé par des

conditions

d e

réalisation

des ouvrages

dé fectueus es, conduit à des bassins insuffisamment

étanches ;

• les défauts de conception : forme non

idéale

d es

bassins, profondeur excessive, systèmes d e c o m m u -

nication

entre

les bassins inadaptés, digues trop étroites,

absence d e circuits d e dérivation (by-pass),

m a n q u e

d e

réflexion sur les

conditions

futures d'extraction d es

b o u e s

;

• une

exploitation

e x a g é r é m e n t réduite,

voire parfois

inexistante,

et une

surestimation

de la

tolérance

d u

p r o c é d é à certaines s u r c h a r g e s o r g a n i q u e s . D e s

raccordements

d'effluents industriels

concentrés se sont

ainsi révélés totalement incompatibles avec le maintien

d u

bon fonctionnement du lagunage, démontrant ainsi

q u e

leur admission est à

proscrire.


13/64

ii - P E R F O R M A N C E S D U

L A G U N A G E

L e lagunage

naturel

Le

lagunage se caractérise essentiellement par un

temps de séjour

très

élevé des

effluents,

plusieurs

disaines de

jours,

et par des mécanismes de

fonctionnement biologique fortement l ésà la

température

et aux saisons. Ce caractère spécifique

rend l évaluation des performances de ce procédé

sensiblement différent de celui des procédés

conventionnels.

2.1. O R I G I N E D E S

D O N N E E S -

M É T H O D O L O G I E D ' E X P L O I T A T I O N

2 . 1 . 1 . L e questionnaire

Les résultats exploités

proviennent

de

don n ée s

obtenues

principalement

par les

S a te s e

et

c o m p l é t é e s

par les

p r o p r e s

m e s u r e s

du

C e m a g r e f .

Dès l'origine d e

l ' e n q u ê t e ,

il a été choisi de ne retenir les résultats

d'anal yse q u e lorsque d e s mesures

de flux

(bilan

24

h)

avaient

été réalisées

à

l'entrée

et à la

sortie de

la filière

d e

traitement.

C ette information permet

de

disposer d es

charges

réelles appl iquées et d e s cha rge s rejetées

d a n s

le milieu récepteur.

L es choix

réalisés

a priori

(filière

l a g u n a g e

naturel

et

mesures

d e flux entrée-sortie) ont conduit à n e retenir q u e

les bilans réalisés sur 178 la guna ge s

naturels,

certaines

installations disposant d e plusieurs

séries

d e mesures.

2 . 1 . 2 . Caractéristiques de l'échantillon

D i s p o s a n t déjà d ' u n e

description

d e l'état d e

d é v e l o p p e m e n t de la t e c h n i q u e du l a g u n a g e sur le

territoire

français (Boutin

et al.,

1986)

nous

a v on s

pu

vérifier la

b o nne

représentativité g é o g ra p h i q u e de

notre

échantillon en a n a l y s a n t

ses caractéristiques. Les

1 7 8

lagunes retenues sont reparties sur 41 départements.

Afin de tester l'influence du climat, l'échantillon a été

réparti sur 6 z o n e s g é o g r a p h i q u e s

différentes

(fig.

3).

^ 2 9

Fig. 3 - Distributiongéographique

de

l'échantillon avec

le nombre de

lagunes

pris en

compte

L e p a r c

est

relativement

âgé p u i s q u e p r ès d e

3 5

d e s stations ont

plus

de dix a n s . Par

c ontre,

il est

important

de

noter

q u ' a u m o m e n t

de

la

réalisation des

mesures

bilans utilisées

d a n s

cette

e nquêt e , la d urée

du

fonctionnement était de

moins

de q uatre a ns pour 44

d e s résultats

recueillis

(fig. 4). Les

d o n n é e s

d e

fonctionnement

portent d o n c

sur un

parc relativement

jeune.

Fig. 4

-

Âge des

installations

au m o m e n t de s

mesures

bilan exploitées

(e n

années)


14/64

L e lagiuiage naturel.

L e l a g u n a g e est utilisé

e s s e n t i e l l e m e n t

p o u r d e s

collectivités d e petite taille : 77 % d e l'échantillon

correspond à d es installations d e moins d e 1 0 0 0 E H , la

c a p a c i t é m o y e n n e étant p r oc h e d e 6 0 0 E H . L es

lagunages pris en compte sont,

dans

8 0 % des cas, des

filières à microphytes uniquem ent. D a n s les 2 0 % restant,

le

dernier

bassin est planté partiellement ou entièrement

d e végétaux supérieurs.

L e plus fréquemment, la

filière

d e traitement est

constituée

d e

trois

bassins en série ( 6 0 % d e

l'effectif).

D a n s 3 5 %

d e s cas cependant, il n'existe q u e

deu x

bassins et les 5%

restant sont constitués de lagunes à 4 bassins ou plus. Les

ba se s d e d ime ns ionne m e nt a ppl iquée s sont , pou r la

majorité

d e l'échantillon, très proches de 10 m

2

/ E H .

L e s lagunes de

notre

échantillon sont alimentées

dans

un

p e u plus de 35 % des cas par des réseaux séparatifs

stricts (absence d 'e a u x parasites).

équivalant à 3 0 % d e la

valeur

nominale. Les lagunes

fonctionnent donc

dan s

l'ensemble,

dans

d es conditions

d e nettes sous-charges

organiques.

D réseaux

séparatifs

• autres réseaux

c h a r g e organique

(k g D B O / h a . j )

Fig.

5

Distribution de s

charges organiques suivant

le type

de réseau

2 . 2 . 2 . C h a r g e

hydraulique

2 . 2 . C H A R G E S

R E Ç U E S

S U R LE S

INSTALLATIONS

Pour éviter de donner un poids statistique trop

élevé

à

d e s la gune s très s u r c h a r g é e s o r g a n i q u e m e n t et n o n

représentatives

d e

la

situation

nationale, l'exploitation

d e s don n ées

porte

sur des installations dont la cha rge

réelle

mesurée

est

inférieure

à 6 0 k g d e D B C ^ / h a . j . , soit

1 2 0

% d e

la

charge nominale

c o m m u n é m e n t

a d mise e n

France jusqu'à présent.

Cette sélection

conduit à retenir

9 5 % d e l'effectif.

2 . 2 . 1 . C h a r g e organique

L e

taux de charge

m o y e n

d e l'échantillon est de 25,5 kg

d e D B O

5

/ h a . j soit 5 1 % d e la charge nominale de la

majorité

d es projets.

L a

figure

5

fait

apparaître,

par type de réseaux

(stric-

tement séparatif et

autres)

la distribution d e s cha rge s

organiques appliquée aux lagunes. Quelle q u e

soit la

nature d u r é s e a u , la classe n u m é r i q u e m e n t la plus

importa nte est obte nue pour un e ch a rge orga n iqu e

voisine d e 15 kg d e D B O

5

/ h a . j , soit un taux de charge

L a

charge hydraulique

m o y e n n e

est proche de la cha rge

hydraulique nominale,

calculée

sur la base d e 15 0

l /EH. j .

L e

taux de charge obtenu est

voisin

d e 9 0 % ; cette

valeur

a

ce pe nd a nt pe u d e signification c ar

il existe

une gra nd e

dispersion

dan s les

écarts

à la

m o y e n n e .

L a figure 6

met en évidence les distributions d e cha rge

h y d r a u l iq u e p a r t y p e d e r é s e a u x .

D a n s

les d e u x

catégories, la classe dominante en effectif est observée

pour

des taux de charge hydraulique de l'ordre d e 7 0 %

d e la

valeur

nominale. Des surcharges extrêmes, jusqu'à

5 0 0

% peuvent

être

atteintes sur des réseaux unitaires.

D

réseaux

séparatifs

• autres réseaux

o' g' o' S' o' o' o' o'

ç l T r t p o D O N ^ < 0

g g

E. s S S Ë

charge hydrauique (

de la valeur nomnale)

Fig.

6

Distribution de s

charges

hydrauliques suivant le type

de réseau


15/64


16/64

L e lagunage naturel

moyenne

écarttype

Tableau

D C O

7 8

1 6

2

: Ren d em en t s en flux

DCO*

86

9

M ES

79

20

en )

N K

72

23

P

66

24

(

charge

brute entrée -

charge

iltrée sortie ) /

charge

brute entrée

E n m o y e n n e globale, l'abat tement sur la D C O

(échantillon brut) est

p r o c h e

de 80 . U n e

analyse

plus

fine

de la

répartition

des classes de

r e n d e m e n t m o n t r e

q u e

d a n s

91 des cas l'abattement sur la

D C O

brut

d é p a s s e

60 et

qu'il

est supérieur à 80

d a n s

plus de

la moitié d e s c a s .

2.4. F A C T E U R S IN F L U E N Ç A N T LES

P E R F O R M A N C E S

Partant de

l'échantillon

de

lagunes

sélectionné,

l'influence

d e différents paramètres

agissant sur la

qualité

d e s

e a u x

traitées

a été testée.

6

ç

D

C

O

e

c

h

300

2 5 0

2 0 0

1 5 0 -

niveau d

1 0 0

•

5 0 * »

•

0

c

10

•

*

•

• • •

« • • •

•

• •

•

•

2 0

30 40

charge organique(kg D BO/h a. J)

»

5 0

60

Fig. 7 - DCO

filtrée

en sortie en fonction de la c ha rge organique

appliquée p o u r le s

ré s e a u x séparatifs

2 . 4 . 2 . Influence de la saison

L e

tableau 3

regroupe

par saison et

p o u r

l effectif

global

(réseaux

séparatifs et non séparatifs) les résultats

observés sur la

qualité

m o y e n n e d u

rejet.

2.4.1.

Influence de la charge organique

appliquée

U n e représentation

graphique

intégrant

l'ensemble

des

d o n n é e s , tous

types

de

réseaux c o n f o n d u s ,

conduit à un

n u a g e de points qui ne

traduit

pas de lien évident entre

la

qualité

de

l effluent

traité

et la

c h a r g e

organique

m e s u r é e .

O n

peut par contre

faire

apparaître une

relation nette

entre la D C O

filtrée

des

e a u x traitées

et la

charge

organique

appliquée

p o u r

les

réseaux séparatifs

(fig. 7).

C'est

p o u r les

charges inférieures

à 30 kg

D B O s / h a . j

q u e

la

relation

entre concentration et

charge

apparaît

la plus

significative,

bien

q u ' o n

y

observe encore

u n e

dispersion élevée. Ces

résultats, m ê m e s ils

révèlent une

tendance,

ne

peuvent cependant

en

a u c u n

c a s

servir

à préciser

d e s

bases

de

d i m e n s i o n n e m e n t. P o ur

l'azote,

le

p h o s p h o r e

et surtout les

M E S ,

l'impact de la

charge

organique est

b e a u c o u p m o i n s

évident et d'autres

facteurs sont

prépondérants d a n s

les

variations

observées.

Tableau 3

Saison

Eé

A u t o m n e

Hiver

Printemps

Qualité moyenne du

rejet e n

fonction

d e s

D C Ob*

154

148

149

157

D C O f

113

102

85

89

DBOsf

28

25

26

18

M ES

57

57

54

49

NK¡

15.6

21.1

2 8 . 8

2 1 . 8

saisons

(mg/l¡

N- NH

d

+

7.2

1 4 . 2

2 0 . 8

1 5 . 5

P

6.8

8.8

9.4

9.6

' b :

échanti l lon

b rut , f :

échanti l lon

filtré

A u c u n e

différence

significative

n'apparaît

p o u r

la D C O ,

la

D B O 5

et les

M E S

entre les

différentes saisons

d a n s

notre échantillon. Ces

résultats,

un peu inattendus,

peuvent

s'expliquer en

partie

par la

p r é s e n c e

d ' e a u x

parasites en quantité plus importante en hiver et en

a u t o m n e .

En ce qui

c o n c e r n e

les

nutriments,

les

résultats

sont nettement différenciés selon les

saisons

; ceci est

particulièrement sensible sur

l'azote a m m o n i a c a l

où la

concentration en été est environ trois

fois inférieure

à la

concentration

hivernale.


17/64

L e

lagunage

naturel

1/8/91

30/10/91 28/1/92 27/4/92 26 /7/92 24/10/92 22/1/93 22/4/93

F / g . 6 -

Évolution des concentrations en azote

ammon iaca l

et en

orthophosphates

sur un cycle annuel e n sortie de second

bassin

(lagune

d e Villebrumier, dép. 82, r éseau séparatifj

À titred ' e x e m p l e , la figure 8 présente l'allure de la

courbe des concentrations observées en sortie d'un

d e u x i è m e

bassin de lagunage au cours d'un cycle

annuel

(installation

à

de ux

bassins

située

dans

le Tarn-et

- G a r o n n e et recevant 65 de sa charge organique

nominale). O n y observe une forte réduction des

nutriments lors de c h a q u e fin d'été liée au d é v e -

loppement de la b iomasse algale.

2.4.3.

Influence combinée

de la

charge

organique

et de la

saison

S u r l'azote ammoniacal où les différences saisonnières

sont

m a r q u é es , l'influence complémentaire de la charge

organique a été

testée.

En ne retenant que les saisons

extrêmes (été,

hiver)

on constate que l'influence de

la

charge organique

est très

faible en été où

la

concentration en N - N H 4

+

demeure inférieure

à

environ

1 5 mg/l et par contre très

sensible

en

hiver

où une

relation

nette apparaît

entre

charge et

concentration

(fig. 9). C e s observations conduisent à dire que la

qualité

d u reet sur le paramètre azote est d'autant

plus

influencée par

la

charge organique appliquée que

la

période est

froide.

45

40

35

=• 30

OB

ë .

25

£ 20

¿15

10

5

0

c

a

° n o

u °

c *

"I

1

** ' * * . * ' été

) 10 20 30 40 50 60 70 80

charge organique en kg D B O / h a .j

Fig. 9 Azote ammoniacal en sortie en fonction de la charge

organique

appliquée

¡e n été et

hiver)

2 . 4 . 4 .

Influence

de la

localisation

géographique et

de

l'âge

des

installations

L e traitement des do n n é e s en

distinguant

les z ones

climatiques (hors

z o n e méditerranéenne où peu de

résultats

étaient

disponibles)

n'a pas permis de dégager

d e s différences significatives, d'autres facteurs

apparaissant probablement prépondérants.

L a qualité des effluents est significativement meilleure

pour les

installations

âgées

de

m oins

de

tros

ans ce qui

s'explique

n o t a m m e n t

par le fait que la charge

organique moyenne appliquée y est plus faible que sur

l'ensemble de

l'échantillon.

Sur des installations

différentes, âgées de tros à dix ans, il n'apparaît pas

possible d'établir

une

relation entre qualité

du ree et

vieillissement m ê m e en se limtant aux réseaux strictement

séparatifs et en prenant en compte la charge organique

cumulée

depuis la mise en e a u . Le suv sur dix ans de la

lagune de Vauciennes (60) révèle cependant une

décroissance

progressive

de

l'abattement

en phosphore

[75 à 30 ) qui parait

être

liée au vieillissement et

à

l'accumulation de boues au cours du t emps

(Schetrite,

1 9 9 4 ) .


18/64

L e lagunare naturel

2.5. C O N C L U S I O N SU R LES

P E R F O R M A N C E S

D E S

L A G U N E S

( C A R B O N E ,

A Z O T E , P H O S P H O R E )

L'interprétation d e s d o n n é e s collectées sur un grand

n o m b r e d'installations réparties sur l 'ensemble du

territoire

français

montre que la technique du lagunage a

u n rendement m o y e n s ur la D C O brute d e 7 8 %. Le

niveau

d d e rejet est

atteint

d a n s 7 0 % des cas avec un

taux de charge organique m o y e n de 51 % . C o m p a r é aux

autres procédés

applicables

a u x petites collectivités, le

lagunage constitue ainsi une solution compatible avec

certains objectifs d e

qualité, n o t a m m e n t

d u

fait

d ' u n e

b o n n e élimination

d e

l'azote

ammoniacal en

période

d'étiage. Notons par ailleurs que la concentration d es

eaux traitées ne

constitue

p as toujours le paramètre le

plus pertinent d'évaluat ion d e s p e r f o r m a n c e s d ' u n

lagunage ; les

flux

se

révèlent

plus

représentatifs

en été

pour

apprécier les rendements et

l'impact

d u rejet sur le

milieu

récepteur.

L ' e x a m e n détaillé des résultats montre que ce procédé

imposant un

long

temps de séjour des effluents et soumis

à une forte influence

saisonnière,

fournit des résultats

dispersés

et souvent difficiles à

interpréter

; on

discerne

bien là les limites d ' u n e

modélisation

et de la prévision

d e la qualité des eaux épurées. Des tendances nettes

peuvent cependant

être

d é g a g é e s ,

elles

doivent

aider

à

trouver le

meilleur

d o m a i n e

d'application

du lagunage.

A v e c des réseaux strictement séparatifs, les résultats sont

significativement moins

b o n s

en terme de concentration

q u e

ceux obtenus avec des réseaux acceptant des eaux

parasites

ou pluviales. Les cas d e dysfonctionnement y

sont aussi plus fréquents. Sur ces

m ê m e s

réseaux, une

relation qualité

d u rejet et ch arge organiqu e peut

être

mise e n é v i d e n c e . P o u r d e s c h a r g e s o r g a n i q u e s

comprises entre 50 % et 100 % de la charge nominale,

soit

2 5 à 5 0 k g

D B O s / h a . j ,

un

d é p a s s e m e n t

d u

niveau

d

n'est p as ex ceptionnel.

Sur les réseaux

unitaires,

les forts débits liés à un orage

peuvent entraîner le rejet d e quantités importantes

d'algues. Pour écrêter les

pointes

d e débits en sortie lors

d e

ces brefs mais

violents

épisodes

pluvieux,

il paraît

utile d e faire appel à des

dispositifs

limitant les débits.

D e s

systèmes simples ne d em an d an t pas d ' é n e r g ie

existent,

ils utilisent le

principe

d ' u n déversoir flottant à

charge variable.

L e s abattements sur les nutriments sont en

m o y e n n e

d e

6 0 à 7 0 % s u r

l'azote

et le phosphore avec une

influence

saisonnière

très

m a r q u é e .

O n ne

trouve

pas de

nitrates

en sortie sauf

exceptionnellement

et en

quantité

très

faible.


19/64


20/64


. ' i . 2 . 2 . ¡ Na t u re « l e s eflliic ills

Concentrat ion :

L a

concentration

d e 'effluent brut est un

facteur

prépondéran t du dys fonc t ionnement des bass ins ;

l'enquête

nationale révèle

e n

effet

q u e les deux tiers des

lagunes qui

fonctionnent

mal sont al imentées par un

réseau séparatif.

L a

technique du lagunage est plutôt

mieux

adaptée a u

traitement

d'effluents

p e u

concentrés

( D B O

5

< 3 0 0

m g / l

e n m o y e n n e annuelle).

L e

raccordement d'effluents industriels est

à

proscrire

d a ns le cas général.

L'apport

d 'eaux usées

concentrées

s ' accompagne presque immanquab lement d ' u n

passage

e n anaérobiose

avec

émission d'odeurs, et d'un

virage

d e couleur des bassins.

Septicité :

L ' é t ude

réalisée d a n s le

T a r n

et G a r o n n e citée

précédemment

a permis d'analyser le rôle d e

la septicité

sur le fonctionnement du lagunage.

C e

paramètre

seul n'explique

pas les dysfonctionnements

étudiés m a i s la septicité d e s effluents bruts rend

l 'écosystème plus instable

aux pér iodes critiques pou r

u n e

m ê m e

charge organique.

. '{ . 2 . .' { . F a r i « M I rs >ai>oiinicrs

D e

l'enquête

réalisée a u p r è s d e s S a t e s e s u r les

performances des laguna ges, il

ressort

q u e 6 9 % des cas

répertoriés

d e dys fonc t ionnem ent app ara i ssen t en

automne-hiver.

L e s

ph é n o m è n e s

observés peuvent se

résumer

d e la

manière

suivante

:

• au printemps et en été, une stratification des plans

d 'ea u

peut

s'établir

sur des

installations

d e

petite

et

m o y e n n e tailles. Les

sulfures

produits dans la zone

anaérobie inférieure sont

alors oxydés dans la

zone

aérobie de surface. U n e

destratification

au tomna le est

courammen t observée,

elle

s ' accomp agne souvent d'un

bloom algal lié en partie à la

plus

grande disponibilité

d e substances nutritives provenant du fond. Il en résulte

g é n é r a l e m e n t ,

d a n s u n e p r e m i è r e é t a p e , u n e

o x y g é n a t i o n

plus

p r o f o n d e p e n d a n t q u e l q u e s

semaines. A la fin de l 'automne ou début de l'hiver,

avec la durée d'éclairement réduite et les températures

plus

basses, u ne disparition

plus

ou moins brutale des

algues

intervient ; elle

peut

entraîner

une anaérobiose

d e la toalité

du premier bassin et

donc l'apparition

d'odeurs {Racault

et al., 1 9 9 4 ) .

• E n é té un

fort

bloom algal,

entraînant

d es

p h é n o m è n e s

d ' anox ie noc tu rne peu t

favoriser

le

dév e lo ppe me n t

d e

bactéries

photosynthét iques du

soufre.

• Les gra nds bassins

bénéficient

d e

conditions

moins

pénalisantes, levent y jouant en

particulier

u n rôle

généralement

plus important

que sur les bassins de

petite taille. Le phénomène d e stratification s 'y

trouve

contrarié

et

l'oxygénation

naturelle

d e

surface

peut

atténuer

le

risque

d'anaérobiose des bassins en

hiver.

.'Î.2. I.

Conception

Pusieurs

défauts de conception peuvent

être à

l'origine

d u dysfonctionnement.

• Le

d im ens ionnemen t

du premier bassin

inférieur

à

5 0 % d e la

surface totale

d e

plan

d 'eau peut

favoriser

u n e surcharge organique locale.

• U n e pro fondeur excédan t 1 m

favorise la

tranche

anaérobie.

• U n p r em i e r bas s in très allongé induisant u n

fonctionnement

partiellement

en

piston, favorise

u ne

surcharge en tête.

• U n type

d'alimentation

conduisant à une accumulation

rapide

de dépôts en

tête

de bassin peut

amorcer

u ne

a n a é r o b i o s e

locale.

La f réqu ence des cu r a ges

nécessaires pour

éliminer

ces sédiments doit rester

cohérente

avec

la

simplicité

du procédé (pas

supérieure

à deux fois pa r a n ) .


21/64


3 . 2 . 5 .

Entretien

U n d é p ô t d e b o u e s inférieur à 2 0 c m en m o y e n n e d a n s

le

premier bassin n'entraîne p a s d e

dysfonctionnement.

L e m a u v a i s entretien du

p i è g e

à flottants ou du

dégraisseur induit plutôt des odeurs localisées et non p as

u n

dysfonctionnement

majeur.

L e s lentilles d ' e a u ,

lorsqu'elles

recouvrent totalement la

surface

d ' u n

bassin,

entraînent

u n e

anaérobiose

totale

d e

celui-ci et

d o n c l'émission d'odeurs.

L a g u n e a v e c prol ifération d e lentilles

3.3.

R E M E D E S

U n suivi technique plus approfondi permettra d e bien

cerner les causes d e dysfonctionnement, et d o n c de

déterminer les solutions les m i e u x adaptées. Le tableau 4

ci-après fournit une aide a u diagnostic et r é s u m e les

r e m è d e s

possibles.


22/64

L

naturel.

Tableau 4 :

Solut ions

poss ib les pour

répondre

aux phénomènes de dysfonctionnement

P H É N O M È N E S O B S E R V É S

-

O d e u r s

quasi permanentes

- Couleur

grise

ou rose

- Rejet régulièrement hors

n o r m e s

-

O d e u r s localisées

perceptibles

e n été

-

O d e u r s

e n été o u début

a u t o m n e

- Virage rose

- O d e u r s fin a u t o m n e , hiver

E a u

grise, brune, virage au

rose

avec maintien ou légère

baisse d e la

qualité

d u rejet

- Prolifération d e

lentilles

(grave à partir 2 / 3 d e

couverture)

F A C T E U R S

A G G R A V A N T S

- Surcharges permanentes

-

Ma u v a i s e

entretien

du dégraisseur ou d u

piège à flottants

- Forte ac cumulation d e b o u e s en tête d e

bassin

-

Surcharge

saisonnière

- C h a r g e réelle sur le 1 er bassin

> 6

g D B O 5 / W . jour

- E a u x usées concentrées

* raccordements

industriels

* réseau sép aratif

- E a u x usées septiques

- Profondeur premier bassin > 1 m

- Bassin

très

allongé

- L a g u n e n'ayant p a s été c urée depuis plus

d e 5 a n s

- Faible ch arg e

- Faible vent

R E M È D E S P O S S I B L E S

- Augmentation de capacité

- Extraire plus fréquemment les graisses

- Extraire 1 ou 2 fois par a n les

b o u e s

en tête du bassin

• Prétraitement

pendant

la période de surcharge

• M ise en place d ' u n traitement primaire

- Augmentation de capacité

•

Agrandissement

p remier bassin

- M ise en place d ' u n traitement primaire en tête

• Suppression d e s eaux industrielles.

- Traitement primaire en tête

- Dilution par apport d ' e a u claire d e l'effluent brut mais

tout en maintenant d e s t e m p s d e séjour > 2 0 ¡ours

pour le premier bassin

- Recyclage d e s eaux du troisième bassin en tête ce qui a

pour

avantage

d e ne pa s modifier le t e m p s de séjour

global

( 1 0 0

à 2 5 0 % d u

débit

d'arrivée)

- Traitement d e s sulfures e n tête d e refoulement

(si possible par

oxy génation,

proscrire les sels d e fer)

- Abais ser le niveau de l'eau si le

profil

hydraulique le

permet

- Réparation d e s effluents en 2 ou 3 points

- Curages réguliers d e s dépôts e n tête de bassin

- Vérifier la quantité d e b o u e s accumulées

(voir suivi technique) puis curer si nécessaire

- Traitement

préventif

* chimique

*

sédentarisation

d e can ard s

(Voir

annexe 6)

N O T A : P our

corriger

des carences d'oxygène en

hiver,

o n p e u t

e n v i s a g e r

la mise en p l a c e d ' u n e m i c ro -

a é r a t i o n

d u

p r e m i e r b a s s i n

a v e c d e

très

faibles

puissances

spécifiques.

Le but recherché est de

maintenir

u n niveau

d e

potentiel

oxydo-réducteur

suffisant

p o u r

éviter l'anaérobiose de l'ensemble de la tranche d ' e a u .

Cette technique a fait l'objet d'expérimentations sur une

installation

du dépar temen t d e

l 'Aveyron.

Elle

est p ar

ailleurs assez cou ra mme n t utilisée a u x États-Unis sur des

lagunes

facultatives.

Toutefois, cette solution n e

doit être

en v isag ée q u ' e n

dernier ressort car elle remet en question la rusticité d u

l a g u n a g e

naturel

( n é c e s s i t é d ' u n r a c c o r d e m e n t

électrique). D'autre part,

la puissance

doit être

calculée

pour ne pas provoquer

l'érosion

d u fond d u

bassin

et des

berges, la remise en suspension des boues, et un

surcoût

important d u

traitement.


23/64


iv -

C O N C E P T IO N

E T D IM E N S IO N N E M E N T D U

L A G U N A G E

N A T U R E L

L'implantation

d'un lagunage nature

dot

tenir compte

de s risques de

nuisances

(cf.

chapitre

III), le respect des

objectifs

de

qualité liés

aux

milieux

récepteurs

étant

supposé acquis.

A cet

effet,

il paraît

souhaitable de

l'implanter, si

possible,

à

plus de 200 m de

tout

groupe

d'habitations.

O n privilégera

les sites dégagés,

bien

ensoellés

et peu soumis à l'ombrage de rideaux

d'arbres. U n e attention particuière dot être

portée

à la

drection

des vents dominants.

Laccessibilité à la station

elle-même

et à

l'ensemble des

bassins dot être particulièrement

étudiée. Les digues

devraient permettre la circulation d'engins lourds

(tracteurs + tonnes à lisiers, hydrocureuses

par

exemple)

ce

qui

suppose une

largeur

des digues en

crête

d'au

moins

3

m en

partie drote et

nettement plus dans

les

virages. Les revanches seront

limtées

au m a x i m u m pour

réduire

les

contraintes

de fauchage.

4.1.

PRETRAITEMENTS

4 . 1 . 1 .

Dégrillage

U n

dégrillage

(entrefer de

4

c m )

dot être prévu. S

l'installation

comporte

un

relèvement,

un

panier de

dégrillage

assurera

la protection

des

dspositifs de

p o m p a g e .

C o m m e dans

toute

autre

utilisation, les

m o y e n s

dexplotation

devront être

à disposition :

potence et

palan

le

cas

échéant,

eau

sous

pression,

récipients

de

stockage, aire

de lavage

et

d'égouttage

imperméabilisée.

Si

l'arrivée est gravitaire, un dégrillage

manuel,

surdimensionné pour

permettre des

vsites

espacées (une

fos par

semaine

par

temps

sec

et

des nettoyages

supplémentaires

en cas

d'orage

sur

réseaux unitaires),

est

la soution minimale.

Un

dégrillage

mécanisé

est

souhaitable et aisément amortissable si la station

d'épuration n'est pas

trop

éloignée des

lieux de

raccordement

électrique.

4 . 1 . 2 . Dessablage

Sauf cas très particuliers, le dessablage n'est pas

nécessaire. Il

pourra

être

prévu lorsque

le réseau est

susceptible de

transporter

des

quantités particulièrement

élevées

de sable.

4.1.3. Dégraissage

E n général,

le lagunage devant être

réservé

à

des

effluents domestiques, un dégraisseur

séparé

n'est pas

nécessaire.

U n dégraisseur simplifié (une cloison siphoïde

peut suffire) sera implanté en tête du premier bassin pour

évter la présence

de

flotants

divers.

DEGRAISSEURRUSTIQUE

¡

A n c r a g e

Cloison siphoide

Graisse et

flottants f

a c c u m u l é s . > ï s , • • Tpf

T u y a u

d'arrivée

Protection

d e la digue

A n c r a g e ^

d e s

poteaux

Fig. 10 -

S c h é m a

de pr incipe d'un

dégraisseur

La surface

devra

permettre u ne

vitesse

ascensionnelle en

pointe

comprise

entre 1 0

et

20 m / h .

L'entretien

sera

particulièrement

facilité par une

bonne

accessibilité. U n e

passerelle permettant aussi l'accès pour la

vidange

du

cône

de sédimentation en entrée de première

lagune

présente un

intérêt certain.

4. 2 .

T R A I T E M E N T S

PRIMAIRES

L e lagunage

naturel sera le

plus

souvent

c o n ç u s a n s

traitement primaire.

La

situation globale

et la

dsponibilité

des

terrains, l'impact

éventuellement

négatif

d'une évolution

anaérobie sont autant de

facteurs à

prendre

en considération. Toutefois, dans certains cas


24/64

L e

lagunare naturel.

particuliers

: effluents concentrés (cf. § 4 . 2 . 2 . cas de

réseaux

séparatifs), premier bassin existant

trop allongé,

le recours à un traitement

primaire

peut être envisagé.

' 1 . 2 . 1 . C a s d e

réseaux unitaires

Le l a g u n a g e naturel, qu i peut recevoir d es

vo l u m es

d ' e aux

très

importants

durant les épisodes pluvieux, ne

doit

p a s

voir

s on

alimentation limitée

par les

caractéristiques

d 'u n ouvrage

primaire,

dimensionné sur

un

débit

m a x i m u m . L'alimentation

directe

des lagunes

par des

effluents

de réseaux

unitaires

s ' impose

donc ,

sauf cas exceptionnels dûment motivés.

1 . 2 . 2 . C a s «le r é s e a u x séparalifs

D a n s l e cas où , ma lg ré l e

caractère

séparatif d e s

réseaux,

les

eaux

à

traiter

sont

diluées,

l'installation

d ' u n

traitement

primaire

ne

semble

p a s

constituer

u ne

solution

opt imale, surtout si les préconisations de conception d e la

première lagune (cf. § 4 .3 . 2 ) ont été suivies.

En présence d'effluents bruts concentrés, les facteurs d e

dysfonct ionnement du lagunage naturel liés au x carac-

téristiques

du réseau

d'alimentation

sont

essentiellement

la présence mass ive de sulfures (cf. chapitre III) et la

concentration élevée en matière organ iqu e. L'option d ' u n

traitement primaire est

alors

à envisager.

Pour

les

installations

existantes

placées

d a ns

ce cas

d'alimentation, la m ise en place d 'u n

traitement

primaire

ne saurait remp l ace r

l'élimination

préventive de la

septicité

en réseau et

pourrait,

le

plus

souvent ,

être

coup lé à un tel traitement.

Plusieurs p r o c é d é s d e traitement, primaires sont

env isa geab les , ils condu isen t généra lem ent à u ne

réduction d u

d i m ens i onnem en t

d e l'étage l a g u n a g e

naturel

d e 2 5

%

:

• le

décanteur

digesteur

encore appelé

fosse

IM H O F F

D ' u n coût d'investissement relativement élevé, la fosse

I M H O F F

4

présente des

caractères

d e rusticité (soutirage

des boues tous les ó mois) cohérents

avec

un procédé

c o m m e

le l agunage naturel. I l permet un abat tement

régulier

des

concentrations d e l'effluent brut d e l'ordre d e

3 0 % sur les matières organiques et réduit les dépôts de

matières sédimentables en

tête

du premier bassin.

Si un tel ouvrage

al imente

un lagunage

naturel

e t que

l'effluent décanté peut encore être considéré c o m m e

"frais" ( t emps d e séjour faible d a n s c o m p a r t i m e n t

décantation), le

dimensionnement

des lagunes peut être

d im inué de 2 5

%.

Dans

le cas d 'un

long

refoulement en

am o n t , la fosse I MH O F F est à éviter.

• la lagune d e déc antation

D ' u n coû t d ' in ves t i s semen t m o in d re q u e

celui

d u

décanteur-digesteur, la la gun e d e

décantation

présente

des contraintes plus importantes, n o t a m m e n t pour le

soutirage d e s

b o u e s .

S i les p er fo rm an ces peu ven t

atteindre tempora i rement des

valeurs

élevées (en été,

hors période de remise en suspension des

boues), elles

peuvent être

m odérées

à d'autres

époques .

L'expérience

la

plus importante

de ce procédé a été

accumu lée

en

Bavière sur des effluents u r b a i n s dilués.

A v e c

les

caractéristiques d'effluents les

plus

f r é q u e m m e n t

rencontrées dans notre

pays ,

il

convient cependant

de ne

pa s sous-estimer les

risques

d e nuisances

olfactives

7

.

• Les

filtres

primaires plantés d e

roseaux

En cas de surcharge

d ' une

installation, la mise en place

d 'une

batterie

d e

filtres

plantés

de roseaux en

tête

peut

répondre aux nécessités d'extension du

système

de

traitement.

Cette

solution "rustique"

peut

apporter

un abat tement de

6 0

sur la D B O s (Liénard et al. , 1 9 9 3) ; non seulement

elle d iminue très sensiblement la charge à

traiter

sur les

b ass in s d e l agunage , m a i s elle

rétablit

aussi

l'état

d'oxygénation des

eaux brutes

(cf.

annexe

3 ) .

6.

Dimensionnement

de la fosse I M H O F F

- surface en décantation telle qu e vitesse ascensionnelle en pointe = 1,5 m / h

-

volume

d e c ompartiment d e

digestion

: 1 5 0 I / E H ( 1 2 0 I / E H

dans

les

zones

les

plus chaudes d u

pays).

7 . A u moment de la rédaction de c e

document,

de sévères p roblèmes d'odeurs

ont été signalés en France sur

plusieurs installations

d e l a g u n a g e o ù l e

dim e nsionne m e nt

du premier bas s in s 'apparente à celui d ' u n e l a g u n e d e

décantation.


25/64

L e lagunare naturel

4 . 3 . L E S L A G U N E S

L.'î.l.

N o m b r e

de lacunes

U n e fiabilité

de fonc tionnement com p ara b le à celle

d'autres p rocédés présentant un caractère d e rusticité

c o m p a r a b l e

(lits bactériens...) n'est ob tenu e q u ' e n

prévoyant

l'installation

d e trois lagunes en série. Le rôle

respectif

d e

ces bassins p eut se résumer ainsi :

• la première lagune est le s iège prépondérant de

l 'abattement

de la charge

polluante ca rbonée,

la

limite

d u

traitement

étant

relative à la

concentration

d'algues

m icroscopiques d e l'effluent de sortie d e ce bassin ;

• la seconde lagu ne procède à l 'abattement d e l'azote et

d u

phosp hore et permet en

moyenne

u ne

réduction

de

concentration d e s algues ;

• la troisième l a g u ne a mé l i o re sens ib lemen t c es

traitements.

L ' a b a t t e m e n t c o m p l é m e n t a i r e e s t

cependan t relativement faible en début de vie des

installations et

dans

le cas où l'ensemble des bassins

présente des dépôts de

boues

significatifs (hauteur

moyenne supérieure à 1 5 - 2 0 c m ) ;

P a r ailleurs,

la présence de

trois

bassins permet, lors du

curage des boues du premier, de maintenir u ne bonne

qualité de

traitement.

Si un objectif d e désinfection est

visé,

le

temps

d e

séjour

réel dans

les lagunes est

essentiel

et des performances

élevées ne sont atteintes qu 'avec une compartimentation

plus g rande

(quatre

lagunes en série de préférence à

trois)

8

.

Toutefos

le m a n q u e d e netteté d e ces observations

nous

conduit

à u n e

modification

p ru den te , u ne

sorte

d e

recherche d'un o p t i m u m technico é c o n o m i que des

bases d e dimensionnement (en se souvenant aussi q u e

toute

augmenta t ion de surface

accroît

la difficulté d e

conservation du niveau d 'eau dans les lagunes).

Ainsi, il semble nécessaire de limiter la charge organique

max ima le

admise dans

le premier bassin à des

valeurs

plus faibles q u e celles qu i servent gén éra lem ent a u

dimensionnement.

Les

valeurs

guides

pourraient

être

les

suivantes :

• ó m V h a b i t a n t ' si les ba ss ins on t u ne étanchéité

classique (terre

compactée) ;

• 7m

2

/habitant si les

conditions

locales d'étanchéité

d ' u n e

part,

et la présence de débits régul ièrement

élevés d'autre

part,

ne mettent pas en

péril

le bilan

hydrique de l'installation.

Pour

les

installations

à

population

variable

et par

temps

c h a u d et ensoleillé,

cette

charge peut

être dépassée

momen tanémen t (quelques

jours)

ma i s ne jamais aller

au-delà du double de la

valeur

nomina le. La charge

moy enne des deux mo is d e

pointe

peut permettre un

dimensionnement optimal.

D a n s

le cas

d ' u n e

surcharge

plus

élevée, le

virage

bactérien

s'installera ( m ê m e si ce

phénomène

est

différé

dans le

temps).

L a

forme de la lagune ne doit p as favoriser la croissance

bactérienne aux dépens d e

celle

d e s algues. Pour cela, u ne

forme

ramassée est nécessaire. U n

ratio

L/l < 3 semble

s'imposer.

La présence de chicanes se

révèle inutile

:

elle

favorise u n

effet

de surcharge en tête de bassin et conduit

paradoxalement

à l'augmentation

d e s

zones m ortes.

. ."{.2. C onc eptio n «le la p rem iè re lacune

L a

tendance à la dégradat ion des perform ances et à

l 'accroissement du

risque

du dysfonct ionnement en

première lagune lorsque la charge organique s'app roche

d e

la charge nominale actuelle est

significative

quel q u e

sot le climat.

8 .

A v e c

u n e lagune

à

trois bassins,

l'abattement

e n micro-organismes pathogènes

est en

m o y e n n e

d e

trois

unités log, voire quatre unités log en été. A u - d e l à d e

quatre

bassins,

le gain sur la désinfection devient

très

faible.

9 . N o t a : C e s valeurs

s'entendent

pour

d e s collectivités

classiques. D a n s

le c a s d e

très petites c o m m u n a u t é s avec un réseau court, par e xe mple un lotissement, la

charge

atteint

4 4 à 5 0 g d e

D B O / E H . j ,

valeur

sensiblement supérieure

à

celled e s

c o m m u n e s

rurales et qui peut conduire à un

dimensionnement

plus large de la

première lagune.


26/64

L e

lagunage

naturel.

La profondeur

du

bassin

doit respecter les

contraintes

Aménagements spéciaux

suivantes :

• éviter

la pousse de végétaux supérieurs (macrophytes)

;

• permettre

à une fraction maximale de volume d'être

concernée par

la pénétration

de

la

lumière

et

l'oxygénation

;

• limter,

autant que

possible,

les effets

d ' un e

éventuelle

stratification

thermique.

Cela

conduit

à une hauteur d'eau de 1 m (avec une

tolérance

conseillée

de 0,90 à 1,10 m ) .

U n e surprofondeur, facilitant le

curage du

c ô n e

d'accumulation de dépôts à proximité du

point

d'alimentation et à

portée

de tonne à lisier, est

conseillé. Cette z o n e

peut occuper quelques

dizaines

de

m

2

pour des bassins de petite taille et 1 à 2 de la

surface pour des grandes lagunes, avec une

profondeur

m a x i m a l e de 2 m .

4.3.3.

Conception

des deuxième

et

troisième

lagunes

Conception

générale

C es deux

bassins

sont

de dimensions voisines. La

surface

toale des deux

plans

d'eau doit

être

égale à 5m V h a b .

(dimensionnement inchangé par rapport à

1 9 7 9 ) .

E n

solution

de

base ,

leur

profondeur

doit

être

de 1

m

(0,90 à 1,10 m ) . Leur forme

générale

peut

être

assez

variable

en

fonction n o t a m m e n t

des

contraintes

topographiques.

•

Utilisation

de lagunes mixtes (microphytes-

macrophytes)

L'expérience

des

d o u z e à

quinze ans marquant

le

développement du lagunage

naturel

en France, de

m ê m e

q u e les expérimentations mises en place d a n s

cette

optique,

n'ont pas permis de prouver

l'amélioration

de la

qualité des effluents épurés du fait de la présence des

macrophytes .

E n effet, une amélioration probante n'a été obtenue

temporairement (sur un an à Bertangles-60-) qu'avec des

végétaux qualifiables d'herbes aquatiques dont la densité

élevée permet un rôle

intense

limtant la croissance des

algues microscopiques. Par contre,

ce type

de

colonisation végétale suppose un entretien lourd

(prohbitif

d a n s les conditions

actuelles

prévalant en

France) avec un

éclaircissement

annuel (bêchage

-

exportation

des mottes).

L'amélioration

de

la

qualité

moyenne

des

effluents

avec

l'usage de végétaux tes que typhas et roseaux n'est pas

démont rée.

Les inconvénients d'exploitation sont par contre

clairement établis : la croissance

des macrophytes

et

n o t a m m e n t de leurs rhizomes, la rétention par

ceux-ci

des

boues ,

conduisent

rapidement (en

deux

ou

tros

ans)

à

l'envasement des lagunes à macrophytes, laissant

l'eau

s'écouler

majoritairement par quelques chenaux

D E G R I L L A G E

Perméabilité

¡* _

2

= 2.5

m

2

/

E H

K < 1 0

m/s

:

L

3

=

2.5

m

2

/

E H

Fig. 11 -

Schéma d'une filière

de lagunage type


27/64

Le

lagimage naturel

privilégiés

et aboutissant

donc

à une perte quasi totale de

surface

active

de ces lagunes à

macrophytes .

Ainsi la présence de

m acrophytes induit

deux contraintes

d'exploitation

:

I

o

) un faucardage (coupe au - de s s us du plan

d ' e a u )

annuel avec exportation hors de la lagune des tiges

des plantes ;

2°) un

éclaircissement (tous

les

d e u x

à

tros

ans

environ) à la

pelle

m é cani que .

D a n s ces conditions s l'on opte pour la présence de

macrophytes qui se plantent

dans

des

zones

permettant

des hauteurs d ' e a u de 30 à 4 0 c m , il est nécessaire de

limter

leur emprise à la

fois

en surface et faciliter leur

accessibilité pour minimiser les surcoûts d'exploitation.

L'exportation

des tiges, l'éclaircissement des végétaux (à

la

pelle

m é c a n i q u e

par

e x e m p l e )

nécessitent

l'implantation en bordure sur quelques m è t r e s

d'épaisseur

seulement. Un croissant en sortie de lagune

n°

3, voire de lagune n° 2, est donc la seule

implantation

de

macrophytes

qui ne peut être exclue à priori.

D e

plus, la zone à macrophy tes doit être accessible à

pied

et nécessite

donc

la confection d'un fond (à 30 -

4 0 cm ) solide (implantation de couches de gravier,

exclusion de terre végétale, ...) et la m ise en place d ' u n e

limte

physique à

l'extension

des

macrophy tes

(muret

n o y é de séparation des

z o n e s

de profondeurs

différentes, . . . ) .

i I

Surface d u plan

d'eau

:

7 40 m

2

;

entrée/* /

M

Coupe suivant A A '

Fig. 12 -

Ex e m p l e

de bassin de lagunage avec île à canards (source

Sáfese 71)

4.4.

O U V R A G E S A N N E XE S

ET DE

C O M M U N I C A T I O N

4.4.1.

Arrivée

des eaux

La

canalisation d'arrivée

doit déboucher

à

proximité

du

bord de façon à faciliter le curage localisé du cône de

sédimentation et éventuellement la

prise

d'échantillons.

U n e faible chute

d ' e a u

est probablement la meilleure

solution.

* Ile à

canards

D a n s le cas où l'environnement

local

est propice et où les

risques de

prolifération

de

lentilles d ' e a u

sont élevés

(bassins de

faible

surface,

abri

du vent, charge

faible

par

rapport à la charge nominale pour

plusieurs

années ) ,

une île peut être a m é n a g ée au centre de la

troisième

lagune

afin

de permettre l'implantation de

c an a rds

1 0

(quelques

couples par ha de plan d ' e au sont capables de

prévenir l'apparition de lentilles, cf.

a nnex e

6).

4.4.2. Ouvrages de communieation

La

prise

d ' e au est de préférence à mi-hauteur du plan

d ' e a u , l'effet de cloison siphoïde et la possibilité de

d é b o u c h a g e

étant

m é n a g é s

par une

culotte

(T à 45°)

disposée à une trentaine de c m de la berge pour

éviter

les risques de

bouchage .

10 .

La présence de canards,

c o m m e

celle d u

reste

d e

la

faune sauvage,

constitue

c e p e n d a n t

un élément

d é f a v o r a b l e

à l'obtention des

niveaux élevés

de

décontamination

fécale.


28/64

L e lagunage

naturel

L a

restitution d e s e a u x au bassin suivant doit permettre

l'observation

d e

celles-ci

(voire d e les empoter pour en

estimer

le débit) .

Sur les

installations

susceptibles d e

recevoir

d e

brutales

pointes de

débit, il

est

utile

d e

prévoir

d e s ouvrages

qui peuvent permettre des

ma rn a g e s.

4.4.3. Ouvrages

de

by-pass

P o ur assurer la pérennité du traitement, c h a q u e bassin

doit pouvoir

être

b y - p a s s é a u x fins d e c u r a g e o u

d'entretien

lourd

(berges, . . . ) .

Lorsque l'alimentation est réalisée par refoulement, une

canalisation

fixe d e by-pass d u premier bassin peut

être évitée

e n installant d e s canalisations provisoires en c a s de besoin.

4.4.4.

Ouvrages d e vidange

L e s m o y e n s fixes de vidange seront en général exclus,

sauf si la topographie

locale

s'y prête.

D a n s ce ca s particulier, les

systèmes

d e communication

peuvent être

avantageusement rempla cés pa r d e s moines

d e pisciculture.

D a n s le cas général, les vidanges complètes ou partielles

devront

être

effectuées à l'aide d ' u n m o y e n d e p o m p a g e

mobile.

4.4.5. Ouvrages d'accès

C o m p t e tenu du faible surcoût, une pente d o u c e d ' accès

à de s véhicules lourds sera p rév ue d a n s

c h a q u e

bassin à

condition

q u e

l'étanchéité

d u f o n d soit

réalisée

p a r

c o m p a c ta ge

d ' u n e

couche de matériau

naturel

en place

suffisamment épaisse (50 c m ) et h o m o g è n e sur la surface

d u fond de lagune.

D a n s les autres cas, les entrées d'engins sont à proscrire,

sous

peine d'avoir

à

procéd e r

à la réfection

complète d e

l'étanchéité

4.4.6. Ouvrages

de mesure de débit

S u r toutes les installations, u n c a n a l d é b i t m è t r e

hydraul iquement

ind épe nd a nt d u p la n d 'e a u d u

dernier

bassin sera

a m é n a g é

en sortie d u l a g u n a g e .

Lorsque

l'alimentation

est gravitaire, un d e ux i è m e canal

débitmètre sera

installé

en a m o n t d e

la

première lagune

d e

préférence avec un seuil

à c ontraction

latérale. En cas

d e

refoulement,

le temps

de fonctionnement des

p o m p e s

fournira le

débit.

Mesure

de

débit

e n

sortie

de lagune

4.4.7.

Local

d exploitation

U n local

m i n i m u m

est souhaitable (rangement d'outils,

vestiaire).

Le recours aux locaux de jardins préfabriqués

constitue souvent une bon n e solution. U n point d'eau est

indispensable.

4.4.8. Clôture

L a responsabilité d e ma ître d 'ouvra ge

étant

e n g a g é e ,

u n e

clôture

complète et u n p a n n e a u d'avertissement sur

la nature du plan d'eau sont nécessaires. Les solutions

minimales

au regard de

la

jurisprudence sont conseillées,

compt e tenu du linéaire en ¡eu.


29/64

v - E X P L O I T A T I O N

L e

lagunage

naturel

E n d é p i t du ca ractère rustique d u l a g u n a g e ,

l'exploitation, y compris le

suivi

analytique, d e m e u r e

essentielle

et n o u s en rappelerons ci-après ses

différents

aspects.

5.1. T E N U E D 'U N C A H IE R

D ' E X P L O I T A T I O N

L e lagunage naturel est un système

d'épuration

à part

entière ; un cahier

d'exploitation,

où

seront

consignées

les observations, m e s u r e s et opérations d'entretien, doit

d o n c être tenu

régulièrement.

5.2. S UR V E IL L A N C E G E N E R A L E

L a

surveillance

générale

est

indispensable po ur

détecter

les éventuelles anomalies sur l'installation telles q u e

l 'érosion d e s d i g u e s , la p r é s e n c e de r o n g e u r s ,

l 'obstruction d e s o u v r a g e s de c o m m u n i c a t i o n , le

développement d e s lentilles d ' e a u .

fréquence :

u ne fois p ar sema ine au minimum ;

- temps

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