Desription et fonctionnement d'une fosse toutes eaux (FTE) et d'un filtre à sable non drainé

Cette partie développe les points suivants :

1. Présentation de la filière
2. Dimensionnement
3. Gestion et entretien
4. Performances épuratoires 
5. Avantages et inconvénients   

1. Présentation de la filière 

Un ouvrage de collecte et de prétraitement est nécessaire, comme le prévoit la réglementation ; ce rôle est joué par la fosse toutes eaux. Le traitement est réalisé par la suite par le filtre à sable vertical non drainé.  

1.1. Fosse toutes eaux

La fosse toutes eaux (FTE) collecte l’ensemble des eaux usées domestiques (eaux vannes et eaux ménagères) issues de l’habitation (figure 1).

 

Source: http://www.loiret.com/cgloiret/staticcontent/pdf/envir/f_fosse_toutes_eaux.pdf 

Elle prépare les eaux au traitement final en exerçant deux fonctions (figure 2) :

  • Une fonction hydraulique : phénomène physique de séparation des particules solides par flottation (formation d’un chapeau de graisses) et par décantation. En sortie de fosse, l’effluent est totalement liquide, évitant le colmatage du traitement à l’aval ;
  • Une fonction biologique : phénomène de liquéfaction et de gazéification des matières solides retenues dans la fosse par digestion bactérienne anaérobie.

 

Source: http://www.ville-vern-sur-seiche.fr/files/image/bocosave/FTE001.jpg
Une cloison plongeante de 30 cm minimum permet de canaliser le flux entrant et de faciliter la décantation des matières en suspension. La fosse toutes eaux est un bon dégraisseur ; elle évite la mise en place d’un bac à graisse en amont. Elle peut intégrer ou non un préfiltre. 
Elle doit être munie d’au moins un tampon de visite afin d’accéder à son volume complet. Tampons et regards doivent rester accessibles et apparents pour l’entretien (affleurant au sol).

La ventilation (figure 3) est un élément à ne pas négliger lors de la mise en œuvre d’une FTE. En effet, la dégradation anaérobie qui a lieu dans la fosse s’accompagne d’un dégagement gazeux (méthane, hydrogène sulfuré) pouvant générer des nuisances olfactives et la corrosion des ouvrages en béton. 

Il est donc nécessaire de mettre en place une extraction efficace ayant pour rôle d’évacuer les gaz produits. Cette ventilation consiste à réaliser une circulation d’air à l’aide :

  • D’une entrée d’air (ventilation primaire) en amont du prétraitement,
  • D’une extraction des gaz (ventilation secondaire) en aval du prétraitement, qui doit déboucher au-dessus du toit et des locaux habités.

 

 

Les orifices des canalisations de ventilation doivent être :

  • Positionnés en fonction des vents dominants,
  • Situés à plus de 1 mètre des VMC (Ventilations Mécaniques Contrôlées) et des fenêtres de l’habitation.

La ventilation secondaire doit déboucher au dessus du toit de l’habitation et être munie d’un extracteur statique éolien situé au minimum à :

  • 0,40 mètre au dessus du faitage,
  • plus de 1 mètre de tout ouvrant ou de toute autre ventilation, y compris l’entrée d’air.

1.2. Traitement : Filtre à sable vertical non drainé

Après préfiltration des eaux usées par une FTE, le traitement de la pollution restante est effectué par un filtre à sable non drainé, le lit de sable étant utilisé comme élément épurateur. En effet, les micro-organismes présents dans ce dernier assurent la dégradation biologique aérobie des matières restantes et permettent ainsi :

  • L’élimination de la matière carbonée et ammoniacale respectivement en CO2 et en ions nitrates,
  • La réduction massive des matières en suspension,
  • Une légère diminution de la pollution microbienne.

Le traitement obtenu est optimal lorsque la flore bactérienne s’alimente constamment en oxygène. Il s’ensuit que tout obstacle empêchant un échange air-eau entre la surface et le sol est à proscrire : imperméabilisation (revêtement béton, goudron…), compactage de la surface du traitement (passage de véhicules…) ou drains d’infiltration trop profonds dans le sol (situés en zone anaérobie), etc.

Les eaux usées prétraitées sont distribuées dans un réseau de conduites perforées situées au-dessus d’une couche de sable lavé. Le lit filtrant vertical non drainé est réalisé dans une excavation à fond plat de forme généralement proche d’un carré et d’une profondeur de 1 mètre minimum sous le niveau de la canalisation d’amenée, dans laquelle sont disposés de haut en bas (figures 4 et 5) :

  • Une couche de terre végétale de 0,20 m d’épaisseur
  • Un feutre imputrescible perméable à l’eau et à l’air
  • Une couche de gravier de 0,20 à 0,30 m d’épaisseur dans laquelle sont noyées les canalisations de distribution qui assurent la répartition des eaux prétraitées sur le lit
  • Une couche de sable siliceux lavé de 0,70 m minimum d’épaisseur

Les effluents traités s’infiltrent ensuite dans le sol en place. 

 
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2. Dimensionnement

2.1. Dimensionnement d’une fosse toutes eaux

Le dimensionnement d’une fosse toutes eaux s’effectue en considérant la taille de l’habitation, et notamment le nombre de pièces principales, qui correspond au nombre de chambres auquel on ajoute une unité de 2. Par exemple, pour une famille composée de deux enfants, on attribue un nombre de 5 pièces pour l’habitation (3 chambres + 2). 

Le volume de la fosse en fonction du nombre de pièces est détaillé dans le tableau 1 ci-dessous : on compte 3 m3 pour une maison de 5 pièces (ou moins) et on ajoute 1 m3 par pièce supplémentaire. 

 

 

2.2. Dimensionnement d’un filtre à sable non drainé

Le dimensionnement de la surface d’épandage est fonction de la taille de l’habitation (tableau 2) et de la perméabilité du sol. La surface doit être au moins égale à 5m² par pièce principale, avec un minimum de 20 m².

 


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2.3. Distances à respecter

La fosse doit être installée au plus près possible de l’habitation (à moins de 10 mètres). Elle doit être placée dans un endroit facile d’accès situé en dehors du passage de tout véhicule ou de toute autre charge et à plus de 3 mètres de plantations (figure 4). Le système d’infiltration doit être installé à plus de 35 mètres de toute source, forage ou puits (figure 4). 

Source: http://accel21.mettre-put-idata.over-blog.com/1/85/60/77//Filtre-a-sable...

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3. Gestion et entretien

La vidange de la fosse doit être effectuée au moins tous les 4 ans pour éviter tout colmatage des drains d’épandage. Sans cela, les boues pourraient remonter à la surface du sol et pourraient même être refoulées à l’intérieur de l’habitation. Les matières vidangées sont envoyées vers des centres spécialisés de traitement des déchets (centres d’incinération ou stations d’épuration).

En complément de la vidange, il est vivement conseillé de surveiller régulièrement l’état structurel de l’ouvrage : absence de corrosion sur une fosse en béton, basculement, effondrement ou déformation de l’ouvrage, présence de fissures, etc.

Le filtre à sable ne demande quant à lui aucun entretien particulier. Son bon fonctionnement est garanti pour une période de 10 à 15 ans selon l’utilisation. Après cette période, le sable est trop encrassé et ne peut plus jouer son rôle épurateur. Il faut donc décaisser, traiter le sable et reconstruire un nouveau filtre.


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4. Performances épuratoires

Il est très difficile de déterminer les performances épuratoires exactes des filtres à sables non drainés. En effet, après le traitement, les eaux sont directement infiltrées dans le sol et il est donc impossible de les récupérer pour les analyser.

Cependant, des essais avaient été réalisés avant l’intégration de cette technique dans la réglementation. Nous pouvons donc en déduire que les rejets sont inférieurs à 30 mg/L de DBO5 et à 40 mg/L de MES (normes de rejets imposées).


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5. Avantages et inconvénients (Tableau 3)

 

 

 
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