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a. Cemagref, UR Rseaux, puration et qualit des eaux, 50 avenue
de Verdun, BP 3, 33612 Cestas Cedexb. Cemagref, charge de mission
puration des eaux uses , mission appui technique (CGGREF), 140 bis
rue de Rennes, 75005 Paris
Les contacts
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. 77
86
Depuis la n des annes soixante-dix, le lagunage naturel sest
largement dvelopp en France et a trouv son application privilgie
dans le trai-tement des eaux uses des petites collectivits rurales.
Il y a dsormais 2 500 3 000 instal-lations dune taille moyenne de
600 habitants, ce qui reprsente en nombre 20 % du parc de stations
dpuration. Quelques installations situes en zone ctire sont dune
taille beau-coup plus importante avec la particularit de traiter
des charges variables en priode estivale. Lexprience accumule sur
plus de 25 ans de lapplication de la technique du lagunage sous le
climat franais a permis de dresser un premier bilan de son
fonctionnement et de mieux dnir son domaine privilgi
dapplication.
Le prsent article prsente une synthse des rsultats collects soit
par le Cemagref, soit par les organismes dpartementaux chargs des
suivis (SATESE1) et vise dgager les consquences qui en rsultent sur
la conception et sur lexploitation des installations.
Matriels et mthodesDiffrentes sources de donnes ont t utili-ses
:
les rsultats recueillis auprs des SATESE, en particulier sur les
charges appliques et la qualit de leau traite (Racault et al.,
1995), sur les am-liorations de qualit (Boutin et al., 2003) et
plus rcemment sur le traitement des boues ;
Yvan Racault a, Catherine Boutin b
Le lagunage naturel en France tat de lart et tendances
1. Service dassistance technique aux exploitants des stations
dpuration.
la synthse des rsultats obtenus sur 102 lagu-nes et sur une
priode de 3 ans dans le dparte-ment dIlle-et-Vilaine (Delouve,
2002) ;
les rsultats dtudes de fonctionnement sur plusieurs cycles
annuels, menes dans le but danalyser les causes de
dysfonctionnement du lagunage (Racault, 1993).
Rsultats
Caractristiques du parc de lagunages naturels et de leurs
conditions dalimentationAu cours des 20 dernires annes, le lagunage
naturel a pris dans notre pays une place impor-tante parmi les
procds de traitement des eaux uses domestiques, notamment en milieu
rural. Si, en capacit de traitement cumule, il ne tota-lise qu1 2 %
de la pollution globale purer, leffectif de stations de ce type
reprsente environ 20 % du parc sur lensemble du territoire et dans
certains dpartements ruraux, cette part peut atteindre, voire
dpasser, 50 %.
Une enqute nationale (Boutin et al., 1986) a tabli de manire
exhaustive ltat dimplantation du lagunage dans les diffrents
dpartements franais, dix annes aprs son introduction. On avait pu y
constater alors le rapide dveloppement du procd. Sa simplicit a
rpondu aux attentes de beaucoup de petites collectivits o les
tech-niques traditionnelles avaient jusqualors donn des rsultats
souvent dcevants et insufsants.
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Au cours des dernires annes, la croissance du nombre
dinstallations construites a fortement chut en raison de diffrents
facteurs :
la trs petite taille des collectivits restant dsormais quiper de
stations dpuration,
une qualit de rejet des eaux traites devenue plus leve dans
certains milieux rcepteurs et incompatible avec les performances
normales du lagunage naturel,
la dsaffection de certains matres duvre pour cette
technique.
Cependant, dans certains dpartements adeptes de cette technique,
la construction des lagunages na pas faibli ces dernires annes
(exemple : Ille-et-Vilaine). La taille moyenne des installations de
lagunage en France reste aux environs de 600 habitants. Le taux de
charge moyen ne peut tre connu avec prcision en raison du nombre
limit de mesures bilans disponibles sur ce type dinstallations, de
petite taille et ne disposant pas gnralement dnergie lectrique.
De lenqute mene par le Cemagref en 1992 (Racault et al, 1995),
il rsultait un taux de charge organique moyen correspondant 25 kg
DBO5/ha.j-
1 sur lensemble des bassins, soit dans la majorit des cas une
charge ne dpassant pas 50 % de la charge nominale. Des valuations
rcentes sur le dpartement dIlle-et-Vilaine et portant sur les
donnes de 102 lagunages, sur 3 ans (Delouve, 2002), montrent une
charge moyenne proche de la prcdente : 27 kg DBO5/ha.j-1. En
majorit, les installations de lagunage naturel en France sont donc
sous-charges
par rapport leur dimensionnement initial. En matire de dbits
reus, la situation est trs con-traste. Le lagunage tant souvent
choisi pour accepter les efuents de rseaux non sparatifs ou ceux
comprenant une grande quantit deaux parasites, les charges
hydrauliques sont souvent leves, notamment en priode hivernale
(Racault et al, 1995).
Les performances des installations existantes lissue de lenqute
de 1992 et en se limitant aux installations sur lesquelles des
mesures bilans taient disponibles (Racault et al., 1995), nous
avions pu dgager les valeurs moyennes obtenues en sortie de
lagunage pour tous types de rseaux confondus et en dissociant les
rseaux sparatifs des rseaux unitaires. Ces rsultats avaient montr
des carts-types levs sur tous les paramtres, ce qui tait
reprsentatif de la variabilit des rejets de lagunage due en
particulier aux effets saisonniers et une dilution plus ou moins
mar-que suivant les rseaux. Les valeurs obtenues montraient que les
exigences de niveaux de rejet de la rglementation europenne
(tableau 1) pouvaient savrer difciles respecter avec des rseaux trs
sparatifs.
Des mesures rcentes (Delouve, 2002) conr-ment les moyennes
obtenues en 1992. Pour ces installations situes en Bretagne, qui
ont un ge moyen de 11,6 ans, la charge organique reue varie entre
16 et 48 kg DBO5/ha.j-
1. Le tableau 2 montre une srie de 317 mesures, dont 30 %
ralises en priode estivale (juin septembre). Les valeurs sont
proches de celles obtenues sur
Charges > 120 kgDBO5.j-1
Niveau de rejet
Europe et France *DCOf** = 120 mg.l-
1 MES = 150 mg.l-1
Charges < 120 kgDBO5.j-1 Niveaux franais :
D3 * Rendements : 60 % pour DCO et N-NK
D4 DBO5 = 25 mg.l-1 DCO = 125 mg.l-1
* Valeurs pour lagunages. ** DCOf : DCO sur chantillon ltr.
Priode DCOf* MES N-NK N-NH4 + PT
Juin-septembre moyenne cart-type 95 38 74 68 16,3 10,6 9,6 10
6,6 3,6
Octobre-mai moyenne cart-type 71 29 50 45 18,8 11,2 12,6 10 5,7
2,9
Anne globale moyenne cart-type 78 34 57 54 18,0 11,0 11,6 10,1
6,0 3,1
DCOf : DCO sur chantillon ltr.
Tableau 1 Niveaux de rejet europens et/ou franais.
Tableau 2 Qualit moyenne des eaux pures en sortie des lagunes
dIlle-et-Vilaine en mg.l-1
(Delouve, 2002).
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Le lagunage naturel en France tat de lart et tendances Yvan
Racault et Catherine Boutin
lchantillon du Cemagref concernant les rseaux non sparatifs
(Racault et al., 1995). Ce constat de concordance sexplique en
partie par la pr-sence frquente deaux parasites sur les lagunes de
lchantillon de Bretagne.
En tout tat de cause, il faut pondrer ces rsul-tats par le taux
de charge organique reu qui, en moyenne, demeure trs infrieur la
valeur nominale. Par ailleurs, an de tenir compte de la
non-conservation des dbits entre-sortie (phnomnes dinltration et
dvaporation sp-ciques des bassins de lagunage), les rendements
doivent tre calculs sur les ux (Racault et al., 1995). Ce mode de
calcul, plus reprsentatif des impacts sur le milieu rcepteur, est
favorable au lagunage en particulier en priode estivale. Il est
utilis en France depuis 1997 avec la mise en place du niveau de
rejet D3 (tableau 1) applicable aux petites agglomrations (ministre
de lqui-pement, 1997). Concernant linuence de lge des
installations, en labsence daccumulation de boue excessive, limpact
parat difcilement mesurable sur les paramtres carbone et azote.
Les principales causes de dysfonctionnementUn certain nombre de
dysfonctionnements sont apparus sur les lagunages naturels au l des
annes et lanalyse des causes a t tudie notamment au cours dune tude
ralise dans le Sud-Ouest de la France (Racault, 1993). Les crises
se traduisent par la disparition des algues, labsence doxygnation
et les nuisances olfacti-ves qui en dcoulent. Des phnomnes deaux
rouges apparaissent avec le dveloppement de bactries
photosynthtiques du soufre qui utilisent comme substrat lH2S du
milieu. Ces dysfonction-nements apparaissant majoritairement en
priode automne-hiver. En automne, avec la rduction de la dure de
lclairement et la rduction de tem-prature, une disparition plus ou
moins brutale de la biomasse algale peut intervenir.
Les causes de dysfonctionnement sont multiples, mais quelques
facteurs pris indpendamment ou conjointement sont prpondrants, et
leur prise en compte a des consquences sur la conception et le
domaine dapplication du lagunage. On peut citer en particulier,
sous les contraintes climatiques moyennes franaises, les facteurs
suivants :
la concentration des efuents. Lalimentation avec des eaux uses
concentres (moyenne annuelle en DBO5 > 300 mg.l-
1) est un facteur
aggravant du risque de dysfonctionnement. Le raccordement
defuents industriels est aussi proscrire ;
la surcharge organique, mme saisonnire, du premier bassin ;
la septicit des efuents qui peut affecter la sta-bilit de
lcosystme lagune (Racault, 1993) ;
la profondeur excessive des bassins et en particulier du
premier. La stratication observe au printemps et en t dans des
petits bassins protgs du vent se trouve dtruite lautomne,
provoquant un mlange avec les couches inf-rieures ; ses consquences
seront dautant plus marques que le volume en anarobiose est
important ;
la forme des bassins. Une forme allonge induit un modle
dcoulement en piston diffusionnel et favorise une surcharge en tte
de bassin ;
une accumulation de boue en tte de bassin (cne de sdimentation)
peut amorcer une ana-robiose locale initiatrice de
dysfonctionnement.
Ces phnomnes de dysfonctionnement provien-nent soit de carences
dans la conception soit de dfauts dexploitation qui peuvent trouver
remde a posteriori. Concernant le premier point, les ph-nomnes
constats in situ ont conduit modier les bases de dimensionnement
majoritairement adoptes en France entre 1975 et 1995.
Conception et dimensionnement en FranceLexprience acquise en
France sur le lagunage nous a conduits quelques volutions sur la
conception et les recommandations tablies dans les annes 80 (gure
1, page 80).
Pour assurer une bonne abilit de fonctionne-ment, trois bassins
en srie sont ncessaires. La troisime lagune, mme si elle amliore
peu la qualit du traitement, est trs utile lorsque les boues
saccumulent dans les bassins amont au l des annes. Elle permet
aussi, lors du curage des boues du premier bassin, de maintenir une
bonne qualit de traitement. Certains dpartements recommandent
dsormais quatre bassins pour augmenter les capacits de stockage et
amliorer la dsinfection.
Le premier bassinLes volutions majeures portent sur la
conception du premier bassin et sur son dimensionnement.
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Le comportement de la premire lagune facul-tative est en effet
essentiel dans la abilit des performances de lensemble du procd
lagunage naturel. Le retour dexprience des lagunes en
fonctionnement montre une tendance la dgra-dation des performances
et laccroissement du risque de dysfonctionnement du premier bassin
lorsquon sapproche des charges organiques initialement recommandes
en France pour le premier bassin. En consquence, nous prconi-sons
dsormais un dimensionnement du premier bassin sur la base de 6
m2/habitant.
Prenant en compte la charge organique relle produite par
habitant en milieu rural (Pujol et al., 1990), la charge organique
surfacique effective de la premire lagune slverait de 58 67 kg
DBO5/(ha.j-
1) (tableau 3).
Quand les volumes deaux parasites sont impor-tants et que les
conditions locales dtanchit peuvent rester dans les valeurs
moyennes admi-ses un cot acceptable, la surface du premier bassin
sera porte 7 m2/hab. Pour les installa-tions population variable et
par temps chaud et ensoleill, ces charges peuvent tre dpasses
momentanment (pendant quelques jours), mais sans excder le double
de la valeur nominale.
La profondeur recommande dans la littrature pour le premier
bassin est de 1,5 1,75 m (Mara
et Pearson, 1998). Cependant, pour assurer la abilit du
fonctionnement, il est important de limiter les effets dune demande
soudaine en oxy-gne. Par exemple, la suite dune dstratication
thermique en n dt, le mlange avec les eaux anarobies des couches
infrieures peut provo-quer un accroissement important de la demande
en oxygne. An de disposer dune fraction de volume en arobiose
sufsant par rapport au volume total, une profondeur de 1 m avec un
maximum 1,2 m est dsormais recommande.
Un surcreusement de 1 m en tte de bassin, facili-tant le curage
du cne daccumulation de dpts proximit du point dalimentation et
porte de tonne lisier, est conseill. Cette zone peut occuper
quelques dizaines de m2 pour des bassins de petite taille, et
environ 5 % de la surface pour des grandes lagunes. Dans certains
dpartements, le premier bassin est prcd systmatiquement par un
ouvrage dit pige boues . Il sagit dun dcanteur de petite capacit
dont la fonc-tion est de retenir les ottants et les particules les
plus lourdes. Son efcacit est garantie par des vidanges rgulires,
une frquence trimestrielle paraissant bien adapte.
La forme de la lagune ne doit pas favoriser un comportement
piston de lcoulement, pour limi-ter les surcharges organiques en
tte. Une forme
Surface 1re lagune
Charge en g DBO5.j-
1Charge organique 1re lagune
en kg DBO5.ha-1.j-1
Thorique hab.Relle par
habitant (hab.)Nominale Maximum relle
Avant 1997 5 m2.(hab.)-1 50 100
Aprs 19976 m2.(hab.)-1 50 83
6 m2.(hab.)-1* 35 40 58 67
* hab. : personne raccorde au rseau dassainissement.
Tableau 3 Charges nominales et maximales relles dans le premier
bassin : calcul avant et aprs 1997.
Figure 1 Dimensionnement type de la lire lagunage naturel.
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81
Le lagunage naturel en France tat de lart et tendances Yvan
Racault et Catherine Boutin
ramasse est donc recommande avec un ratio longueur/largeur 3. La
prsence de chicanes se rvle inutile dans le premier bassin, elle
conduit souvent un accroissement des zones mortes (Racault et al.,
1984).
La troisime laguneDurant les annes 1980, au commencement du
dveloppement du lagunage naturel en France, limplantation de
macrophytes dans le troisime bassin tait recommande. La prsence de
la vgtation peut amliorer la qualit des efuents, la fois par la
limitation du dveloppement algal due lombre cre et par lexportation
dune fraction des nutriments par les plantes. Cepen-dant, une
comparaison statistique des rsultats obtenus avec des bassins
plants ou non plants na pas pu prouver ou quantier le bnce de la
premire solution (Cemagref et al., 1997).
En tout tat de cause, pour atteindre leffet dsir, la vgtation
doit tre faucarde et enleve en automne pour viter la formation dune
couche de matire organique en dcomposition. Cette opration de
faucardage tant rarement ralise
correctement, la troisime lagune nest plus plante dsormais et sa
profondeur est identique celle des bassins amont.
La mise en place dune le dans le dernier bassin facilite
limplantation de canards qui, sils sont introduits au printemps,
demeurent sur le site et empchent la prolifration de lentilles
deau.
Le curage des bouesLe curage des bassins de lagunage est une
opra-tion dentretien essentielle qui consiste vacuer les boues
dcantes, ayant subi une dgradation anarobie en fond des diffrents
bassins. An de mieux cerner les conditions de ralisation de cette
lourde opration dexploitation, une enqute a t conduite dans cinq
dpartements franais, soit un chantillon totalisant environ 15 % de
leffectif national (tableau 4). Prcisons que cet chantillon ne
comprenait pas de lagune tanche articiel-lement, cette technique
ayant t mise en uvre sur des stations plus rcentes. Des expriences
diversies en sont tires. Le nombre de sites de curage est de 6 26
par dpartement, soit
Valeurs moyennes par dpartement
Dp
arte
men
t
Nom
bre
de la
gune
s pa
r d
part
emen
t
Nom
bre
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s
cur
es
Ann
e de
mis
e en
se
rvic
e
Taille ge
Char
ge o
rgan
ique
lo
rs d
u cu
rage
Quantit de boue dans la premire lagune
Cot de lopration
hab. annes % cm cm.a-1 l.(hab.)-1.a-1 HT.m3 HT.(hab)1. a-1
A ? 6 1985 850 19,0 46 31,5 1,7 115 59,1 5,12
B 114 26 1987 605 11,9 ? 21 1,6 73 25,5 2,08
C 130 15 + 2* 1985 570 14,8 110 33,8 1,95 98 ? ?
D 30 16 + 5* 1983 500 11,5 81 25,9 2,75 165 19,8 4,30
E 88 9 1986 575 14,1 97 25 1,80 90 22,4 3,54
Statistiques sur lensemble des donnes
Moyenne 1986 590 13,1 91 25,5 2,05 111 23,85 3,19
Valeur MAX 1998 3 000 26 194 57 6,6 395 67 12
Valeur MIN 1977 120 5 17 3 0,4 21 9,23 0,21
cart-type 4 460 4 37 13,7 1,36 80 15 2
Nombre de valeurs 71 71 67 45 27 27 27 25 26
* Nombre de lagunes cures deux fois.
Tableau 4 Rsum des rsultats des curages de boue.
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respectivement 8 50 % du parc de lagunages naturels du
dpartement. Lanalyse des rsultats, globalement et par dpartement,
dmontre la variabilit des pratiques locales.
Les lagunes cures ont une taille moyenne de 590 EH, ce qui est
reprsentatif de la taille moyenne de ce type dinstallation en
France. Lopration de curage intervient pour la premire fois et en
moyenne 13 ans aprs la mise en service, alors que les
recommandations sont de lordre de 7 10 ans. Il existe aussi des
curages trs tardifs en raison de la faible charge organique reue.
Les 3 curages intervenus aprs un faible temps de fonctionnement
sont plus difciles expliquer.
Une estimation de la charge organique rellement reue est
rarement disponible. La charge est donc calcule partir du nombre de
personnes raccor-des au rseau deaux uses (valeurs gnralement
faciles acqurir) rapporte la capacit nominale affecte dun coefcient
correcteur de 0,8, pour prendre en compte la diffrence entre la
charge polluante relle de lhabitant par rapport la valeur thorique
des projets. La charge organique moyenne au moment des curages tait
de 90 %, soit beaucoup plus que la valeur de 50 % constate sur
lchantillon global des lagunes. Ceci montre que le curage simpose
prioritairement sur des installations proches de leur charge
nominale.
La dcision de curageLe critre principal qui dclenche une
opration de curage est tout dabord lge de louvrage, tay par des
critres visuels (remonte de boues sporadiques, couleur laiteuse du
bassin de tte...) ou olfactifs temporaires. Pour des petites
instal-lations, les mesures physico-chimiques de la qualit du rejet
sont trop rares pour dmontrer une dgradation de qualit lie par
exemple un taux de boue excessif. Il en est de mme pour lestimation
de la charge rellement traite qui na pas t souvent renseigne.
La procdure habituelle avant un curage est de raliser une
bathymtrie an dvaluer la hauteur de boue et de localiser les lieux
daccumulation. Le plus souvent, cette mesure est ralise sur la
totalit des bassins partir dun bateau, le plus souvent guid par un
maillage en surface. Un oprateur effectue (tous les 25 m2 100 m2
selon la taille de louvrage) les oprations suivantes :
mesure de la hauteur de boues afeurantes laide dun dtecteur
(MES-mtre, sonde ultra-sons...) ;
mesure de la profondeur totale du bassin laide dune perche trs
rigide ;
calcul par diffrence de la hauteur de boue relle.
Cette valuation pralable, dont la ralisation parat trs simple,
demande pourtant une orga-nisation relativement lourde. Pour une
station de taille moyenne, au moins trois personnes sont mobilises
sur site pendant environ un jour. Cette dure saccrot avec la taille
de linstallation, sans pour autant tre directement proportionnelle
la surface sonder. cela sajoute, une journe de technicien (pour la
prparation du matriel puis le traitement des donnes), dont
lexprience de terrain est trs utile lors de la critique des donnes
pour leur traitement et interprtation.
Ceux qui pratiquent ces bathymtries pralables, gnralement les
SATESE, jugent cette opration comme un gage du bon droulement futur
des oprations de curage ; ces mesures deviennent en fait une base
chiffre utilise ultrieurement dans les contrats liant lentreprise
et le matre douvrage. Si la hauteur de boues moyenne dpasse 25 cm,
la ncessit du curage est syst-matiquement conrme. Pour des hauteurs
deau gnralement comprises entre 1 m et 1,2 m, cette couche de boues
reprsente donc 20 25 % du volume utile. Le temps coul entre
estimation du volume de boue et curage est de lordre dun an en
raison dun provisionnement pas toujours prvu dans le budget et de
contraintes techni-ques comme les analyses physico-chimiques de
boues et ltablissement dun plan dpandage. Dans les conditions de
charge organique des lagunes franaises, les mesures de hauteur de
boue devraient intervenir aprs 10 12 annes de fonctionnement.
Le mode opratoireDurant le curage, les eaux uses sont diriges
vers le second bassin (canalisation de by-pass ou pompage) et le
surnageant du premier bassin est transfr dans les bassins avals.
Les techniques de curage mises en uvre sont alors au nombre de
quatre et diffrent principalement par le taux dvacuation du
surnageant :
pompage direct sans vidange du surnageant. Cette technique est
dsormais considre comme dsute car elle ne permet pas de visualiser
la bonne ralisation du travail ralis ;
vacuation partielle du surnageant sur une hauteur de 20 cm
environ et utilisation dun
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83
Le lagunage naturel en France tat de lart et tendances Yvan
Racault et Catherine Boutin
radeau ottant pour maintenir le dispositif de pompage que lon
guide et dplace en fonction de la texture des boues vacues. Des
canalisa-tions permettent le dversement direct des boues dans des
citernes qui assurent le transport vers la zone dpandage choisie.
Ce mode dextraction est utilis dans 35 % des cas, mme sil montre
une souplesse limite pour accder aux bords des bassins, lieux
clairement identis comme zones de dpts privilgies. Mme si notre
chantillon ne comprenait pas de lagune tanche articielle-ment, le
systme dextraction par radeau ottant devrait tre systmatiquement
retenu pour le curage des ouvrages tanchs articiellement, car aucun
engin nest en contact directement avec les berges ou le fond des
bassins ;
vacuation totale du surnageant jusqu ce que les boues soient
afeurantes. Un engin de chantier, muni dune lame et se dplaant sur
de larges chenilles (bulldozer des marais, dameuse de neige...)
pntre lintrieur des bassins et pousse les boues vers un poste de
pompage. Ce mode de curage est souvent privilgi (38 % des cas) du
fait de la visibilit du travail effectu ;
vacuation totale du surnageant et schage des boues sur place
pendant une priode sufsante, de lordre du mois, an de rduire leur
volume. Cette mthode qui modie longtemps le fonc-tionnement de la
lagune reste dusage trs limit (5 % des cas).
Lvacuation des bouesLe plus frquemment, les boues sont pandues
simultanment leur vacuation et plusieurs tonnes lisier assurent des
rotations vers les terres agricoles les plus proches possibles et
clairement identies dans le cadre du plan dpandage. Cette
organisation nest pas toujours ralisable. Cest pourquoi, dans 10 %
des cas, les boues sont momentanment entreposes dans une zone
dlimite laide dandins. La dshydratation se poursuit alors au moins
6 mois, conduisant un volume de boues relativement faible qui sera
aussi pandu sur terres agricoles.
Pour calculer le volume rel de boue extrait, les services
techniques comptabilisent le nombre de citernes remplies et la
surface concerne par le curage. La hauteur moyenne de boue mesu-re
ainsi est de 25,5 cm. Le fort coefcient de variation (55 %) tmoigne
des diffrences dun site lautre et entre dpartements. En prenant en
compte lge de linstallation, laccroissement
de la hauteur de boue dans le premier bassin est de 2 cm par an,
ce qui est en accord avec les estimations gnralement admises. Ces
rsultats concernent 27 curages de premiers bassins de lagunage. En
rapportant ce volume annuel de boue la capacit nominale de
linstallation, le volume moyen de boue accumul est de 110
l/(hab.an). Malheureusement, ces valeurs ne peuvent pas prendre en
compte laccroissement de la population raccorde au cours du temps,
qui nest pas disponible. Quelle que soit lunit utilise pour
exprimer laccumulation de boue, lcart-type important observ montre
la variabi-lit des valeurs.
DiscussionOn dispose seulement de 12 curages concernant la
totalit des bassins. Dans ce dernier cas, laccu-mulation de boue
est plus important (2,3 cm/an), correspondant un volume de 200
l/(hab.an). Ce rsultat un peu surprenant peut sexpliquer de la faon
suivante :
dans un cas, par laccumulation de lentilles deau non extraites
depuis le prcdent curage 10 ans auparavant ;
dans lautre cas, par un curage tardif intervenu aprs 15,5 ans de
fonctionnement. Il est cepen-dant possible que des fortes charges
hydrauliques aient transfr des boues du premier bassin vers les
suivants. Pour 19 curages o les boues ont t extraites de la premire
lagune et dune partie des suivantes, le volume moyen annuel est de
140 l/(hab.an).
Lanalyse des boues a t systmatiquement ralise pour sassurer de
leur conformit la rglementation de lpandage. Ces analyses doi-vent
cependant tre examines avec prcaution pour prendre en compte les
variantes opratoires de prlvement des chantillons :
avant lvacuation de leau,
lors du curage, avec une incertitude sur leur
reprsentativit,
aprs stockage ou avant pandage.
Les donnes disponibles sur le poids sec dans les deux premiers
cas relvent de seulement 12 lagu-nes. Le taux moyen de matires
sches (MS) de ce petit chantillon est de 8,5 %, variant dans une
plage allant de 0,8 % 14,2 %. Dans ce dernier cas, avant pandage,
le poids sec tait suprieur 200 g/kg, soit 20 % de matire sche.
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Il apparat impossible de relier le taux de MS la mthode de
curage. En dpit de ces rserves, on peut estimer la masse de boue
produite envi-ron 12 kg MS/(hab.an), variable selon le taux de MES
dans les eaux uses brutes. La production de boue observe rsulte de
la minralisation qui tend rduire la masse introduite, mais est
contrebalance par la dgradation des algues et des bactries.
De mme, il est difcile de calculer un cot moyen de curage. Les
donnes prsentes incluent habituellement le cot des tudes
prli-minaires de plan dpandage dans le cot global du curage, mais
pas les analyses chimiques. Quelquefois, les berges sont rpares
loccasion du curage et le cot est intgr. Le cot moyen de curage et
dpandage ainsi calcul ressort 24 HT/m3 (tableau 4, page 81). Le
budget annuel prvoir serait de 3,20 HT/(hab.an). Les facteurs
mentionns auparavant expliquent les grandes diffrences observes
(coefcient de variation de 60 %). Pour lanne 2000, par exemple, le
cot dinvestissement des lagunages naturels tait de 100 160 HT/hab
et le curage reprsentait un cot lanne quivalent 2 3 % de ce
montant.
Les dveloppements futursLaccroissement des exigences de qualit
pour les milieux sensibles a conduit la ncessit de dvelopper des
traitements complmentaires. Les recherches se concentrent
actuellement sur lutilisation de ltres sable alimentation
inter-mittente (FSI) la sortie des lagunes. Ce systme prsente
lavantage de conserver les capacits hydrauliques des lagunes et dy
ajouter lintrt des ltres alimentation intermittente dans
lli-mination de la matire organique et la nitrica-tion
complmentaire. Une qualit de niveau D4 (tableau 1, page 78) devrait
tre obtenue. Dans le cadre dun programme europen LIFE, une
installation pilote combinant ces deux techniques a t construite
pour rsoudre le problme des petites collectivits dj quipes de
rseaux par-tiellement unitaires (Boutin et al., 2004). Lobjectif
est de conrmer que ce systme est sufsamment simple pour tre exploit
en milieu rural avec des temps dintervention limits et une
main-duvre non spcialise. Cependant, il convient de rappe-ler que
lobtention de ces qualits de traitement exige de respecter
lalternance de lalimentation des ltres, ce qui ncessite un minimum
de deux visites par semaine, frquence suprieure celle
exige pour un lagunage conventionnel trois bassins. la n de
lanne 2005, nous esprons pouvoir ainsi dnir sur cette lire de
traitement les lments suivants :
caractristiques techniques de ces nouveaux systmes combinant le
lagunage (1 ou 2 bassins) et linltration intermittente avec les
qualits defuent correspondantes,
limitations hydrauliques,
cots dexploitation et contraintes de main-tenance.
Lajout dun tage de ltres plants de roseaux coulement vertical en
tte dun lagunage existant devrait tre envisag lorsquil existe une
surcharge organique sur le premier bassin. Ce type de lire a t tudi
par Linard et al. (1993) et un niveau D4 a pu tre obtenu. Des tudes
complmentaires devraient tre ralises pour conrmer quavec ces
installations dimen-sionnes 5 m2/hab en lagunage et prcdes de ltres
plants dimensionns 1 m2/hab, la qualit des efuents traits permet de
maintenir un niveau D4.
ConclusionLe lagunage naturel demeure une technique largement
utilise pour le traitement des eaux uses en zones rurales en
France. Les donnes rcentes conrment quen moyenne, les
installa-tions reoivent une charge organique nettement infrieure la
charge pour laquelle elles ont t dimensionnes. Leurs performances
en termes de rendement, calcules sur les ux, permet-tent datteindre
le niveau D3 de la circulaire du 17 fvrier 1997. Cependant, avec le
retour dexprience, il y a eu ces dernires annes des modications de
dimensionnement pour tenir compte des dysfonctionnements constats.
Les changements les plus notables sont sur la taille du premier
bassin, dsormais port 6 m2/hab et qui ne devrait pas recevoir des
charges organi-ques suprieures 70 kg DBO5/(ha.j). Il apparat aussi
que les lagunages naturels fonctionnent de manire plus able avec
des efuents dilus, leur usage nest donc pas prconis pour des rseaux
trs sparatifs.
Le curage des boues demeure une opration majeure dexploitation
dont le cot, rparti lan-ne, reprsente 2 3 % du cot dinvestissement.
Prenant en compte les faibles taux de charge reus sur les
installations durant les premires annes,
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Le lagunage naturel en France tat de lart et tendances Yvan
Racault et Catherine Boutin
le premier curage intervient en moyenne aprs 13 ans de
fonctionnement. Lanalyse statistique des rsultats montre des carts
importants dans les donnes, mais on peut nanmoins estimer, partir
des rsultats du premier curage, la quantit
de boue produite 110 l/(hab.an) et une quantit moyenne de
matires sches de 12 kg MES/(hab.an). Il semble que le deuxime
curage pourrait avoir lieu dans un dlai de 10 ans.
Rsum
Le lagunage naturel reprsente 20 % du nombre total de stations
dpuration en France. La pratique acquise durant ces 20 dernires
annes a conduit la modication du dimensionnement du premier bassin
facultatif des lagunages naturels ; sa surface est dsormais
dimensionne 6 m2/hab. pour limiter les risques de
dysfonctionnement. La surface cumule des 2e et 3e bassins est
maintenue 5 m2/hab. Les lagunes doivent prfrentiellement tre
utilises lorsque les efuents sont dilus. Glo-balement, les
installations reoivent une charge organique loigne de leur valeur
nominale, ce qui explique que le premier curage de boue intervienne
en moyenne 13 ans aprs la mise en fonctionne-ment. Partant dun
chantillon reprsentatif de lagunages naturels, soit 15 % des
lagunages franais, il a t possible destimer le temps, les moyens
matriels et le cot des oprations de curage ainsi que la quantit de
boue accumule. partir de la boue extraite au premier curage, on
peut estimer la production annelle 110 l/(hab.an), ce qui reprsente
environ 12 kg MS. (hab.an). La tendance actuelle dune augmentation
des niveaux de qualit au rejet dans les milieux rcepteurs sensibles
a conduit rechercher des solutions adaptes de traitement de nition
par ltre sable alimentation intermittente, avec ou sans plantation
de macrophytes.
Abstract
Waste stabilisation ponds represent 20% of the total number of
wastewater treatment plants in France. Practical expertise acquired
during these last 20 years has led to modication in design of the
rst facultative basin of WSP systems. Its active surface area is
now dimensioned at 6 m2 (p.e.)-1 in order to limit the risk of
alfunctioning. The cumulated surface of the 2nd and 3rd basin is
maintained at 5 m2 (p.e.)-1. Another practical point is also that
WSPs must receive mainly diluted inuents. Globally, the plants are
on average far from their nominal loads, which explains that the
rst sludge removals took place on average 13 years after being put
in operation. Based on a representative sample of plants, i.e. 15%
of the French WSPs, it has been possible to estimate the time,
material means and cost needed for sludge removal as well as the
amount of sludge accumulated. The sludge removed at the 1st removal
yields on average 110 L (p.e.)-1 which represents 12 kg DM
(p.e.)-1. The current trend of increasing the levels of quality
necessary for discharge into sensitive receiving bodies has led to
adaptive solutions of polishing treatments by Intermittent Sand
Filter Systems with or without the plantation of reeds.
Remerciements
Les auteurs remercient les SATESE des dpartements de lAin, des
Ctes-dArmor, de lIsre, de la Moselle et du Tarn-et-Garonne, ayant
rassembl les donnes concernant le curage des boues de lagunage.
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