NOUVELLES TECHNOLOGIES DE TRAITEMENT DES EAUX USÉES FICHE D INFORMATION TECHNIQUE. Phyto-Filtre PFG

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1 NOUVELLES TECHNOLOGIES DE TRAITEMENT DES EAUX USÉES FICHE D INFORMATION TECHNIQUE Phyto-Filtre PFG Domaines d application Commercial, institutionnel et communautaire Fiche de niveau Démonstration Juin 2014 (procédure 2009) FICHE TECHNIQUE : BF-28

2 1. DONNÉES GÉNÉRALES Nom de la technologie Phyto-Filtre PFG Cadre juridique régissant l installation de la technologie Chaque installation nécessite une autorisation préalable du ministère du Développement durable, de l Environnement, et de la Lutte contre les Changements Climatiques, en vertu de l article 32 de la Loi sur la qualité de l environnement. Nom et coordonnées du promoteur Enviro-STEP Technologies inc. 1270, rue de Chateauneuf-du-Pape Québec (Québec) G3E 1Y8 Tél. : Téléc. : Courriel : info@enviro-step.ca Site Internet : Personne-ressource : Dominic Mercier, ing. 2. DESCRIPTION DE LA TECHNOLOGIE Généralités La technologie Phyto-Filtre PFG utilisant la typha comprend un marais artificiel à écoulement horizontal sous la surface, qui est colonisé par la plante Typha latifolia, et une déphosphatation chimique préalable dans la fosse septique. Le système comporte une fosse septique, un poste de pompage et de recirculation, une boucle de recirculation des eaux vers l entrée de la fosse septique dans laquelle on dose le coagulant chimique et un marais artificiel à écoulement horizontal sous la surface (HSS). Description détaillée La fosse septique comprend un préfiltre et est conforme aux exigences du Guide pour l étude des technologies conventionnelles de traitement des eaux usées d origine domestique. La déphosphatation par coagulation chimique est effectuée en pompant des doses d effluent de la fosse septique dans un mélangeur qui se trouve dans le poste de pompage et de recirculation. Une pompe doseuse injecte le coagulant dans le mélangeur en même temps que le passage de l eau pompée. L eau coagulée arrive ensuite à la tête de la fosse septique. Le fond du marais est imperméabilisé à l aide d une géomembrane en PVC ou EPDM. Un géotextile de protection est installé dans le fond du bassin et par-dessus la géomembrane. Un second géotextile est placé sur le dessus de la zone d entrée afin d empêcher le sable de s infiltrer. La profondeur moyenne du marais est comprise entre 0,7 et 1 m.

3 Le matériau filtrant du marais est produit exclusivement par Enviro-STEP Technologies inc. et il possède une épaisseur approximative de 0,3 m à l entrée et de 0,60 à 0,75 m à la sortie. L espèce de plante aquatique utilisée est Typha latifolia. Une couche de sable grossier recouvre le matériau filtrant du marais sur toute sa superficie. Les zones d entrée et de sortie du marais sont composées de tranchées de pierres rondes ou concassées de 100 à 200 mm sur toute la largeur et la hauteur. Des conduites perforées distribuent latéralement l eau à l entrée et récupèrent latéralement l eau à la sortie. Un régulateur à la sortie permet de contrôler la profondeur d eau dans le bassin. Une couche de fibres naturelles de 0,45 m d épaisseur (dans le sens de l écoulement) fait office de filtre entre le matériau filtrant du marais et les pierres. Une soufflante alimente l équivalent de quatre conduites d air disposées au fond du bassin. Deux conduites d air forment une boucle dans la tranchée de distribution, alors que deux autres sont situées sous le champ de Typha latifolia, soit au tiers et aux deux tiers du marais environ. Deux vannes permettent de moduler le débit d air des deux dernières conduites. Schéma de procédé Mélangeur Injection de coagulant Affluent Fosse septique Préfiltre Poste de pompage Marais artificiel Effluent Boues Air insufflé mécaniquement Description de la technologie évaluée au cours des essais expérimentaux Site expérimental Les essais expérimentaux se sont déroulés de janvier à juin 2013 à la station régionale d épuration des eaux usées de Saint-Joseph-du-Lac. L objectif des essais est de vérifier la performance relativement à la déphosphatation. L eau brute était collectée à la sortie du dessableur de la station d épuration. Diluées par des eaux parasites, les eaux usées étaient fortifiées avec des sels de phosphore (K 2 HPO 4 ) afin d augmenter la charge en phosphore dissous. Un supplément alimentaire Nutribar en poudre et du papier hygiénique ont aussi été ajoutés aux eaux usées avant que celles-ci soient dirigées vers la fosse septique du système expérimental. Le système de traitement comprenait : une fosse septique de 3,2 m 3 de volume effectif; un poste de pompage de 1m 3 ; une recirculation intermittente de 50 L/min actionnée en même temps que le poste de pompage; un système de dosage de coagulant; un marais artificiel utilisant la Typha latifolia avec une surface effective de 16,8 m 2 et une largeur effective de 4,0 m (surface totale de 25 m 2 ).

4 Le débit moyen à l affluent durant la période d essai a été de L/d. L alimentation en eau était répartie sur trois périodes dans un cycle de 24 heures, conformément à la norme ANSI\NSF 40 : 35 % environ du volume journalier entre 6 h et 9 h; 25 % environ du volume journalier entre 11 h et 14 h; 40 % environ du volume journalier entre 17 h et 20 h. Le temps de rétention hydraulique moyen dans la fosse septique a été de 1,53 jour, en tenant compte du débit de recirculation. Le poste de pompage était équipé de deux pompes de relèvement vers le marais filtrant. Celles-ci fonctionnaient en mode duplex à un débit de 50 L/min. Une troisième pompe de même capacité retournait vers l entrée de la fosse septique une fraction du débit au taux de 50 L/min. Le taux de recirculation de l effluent vers l affluent de la fosse septique était de 100 %. Une dose de 200 µl/l de chlorure ferrique PIX 111 (38-42 %) était injectée à l aide d une pompe doseuse GRUNDFOS, modèle DME 12-6, à l amont d un mélangeur statique sur la conduite de recirculation. La pompe doseuse et la pompe de recirculation fonctionnaient simultanément pendant une minute avec des débits de 600 ml/h et 50 L/min respectivement. Cas de charge observés Les taux de charge moyens observés au marais artificiel sont les suivants : Taux de charge hydraulique linéaire (TCHL) appliqué de 0,26 m 3 /m-d; Dosage de coagulant : 200 µl/l; Rapport molaire appliqué Fe/P : 2,3:1.

5 3. PERFORMANCES ÉPURATOIRES OBTENUES AU COURS DES ESSAIS Les concentrations observées à l affluent de la fosse septique lors des essais sont présentées dans le tableau ci-dessous. Caractéristiques observées à l affluent de la fosse septique (1) Paramètre Valeur moyenne Valeur minimale Valeur maximale Écart type DCO (mg/l) DBO 5 C (mg/l) DBO 5 C soluble (mg/l) MES (mg/l) NTK (mg/l) ,6 NH 4 (mg-n/l) 13,7 5,1 22 3,9 P t (mg/l) 8,9 6,4 11,7 1,3 ph 7,7 7,2 8,3 0,2 Température ( o C) 11,0 7,9 15,2 2,4 (1)Les données sont basées sur 34 résultats d analyse. Dans les conditions d application décrites à la section 2, les concentrations obtenues à l effluent du système Phyto-Filtre PFG utilisant la typha au cours des essais de démonstration sont indiquées dans le tableau ci-dessous. Caractéristiques observées à l effluent du système Phyto-Filtre PFG utilisant la typha (1) Paramètre Valeur moyenne Écart type LRMA (2) LRMS (3) LRMP (4) DCO (mg/l) (5) 42,7 15,9 56,4 s. o. 78,9 DBO 5 C (mg/l) (6) 5,1 3,7 8,2 s. o. 12,8 DBO 5 C soluble (mg/l) (6) 4,8 3,8 8,0 s. o. 12,7 MES (mg/l) (6) 5,2 2,5 7,7 s. o. 10,8 NH 4 (mg-n/l) (5) 10,0 3,2 12,6 s. o. 16,7 P t (mg/l) (5) 0,12 0,04 0,12 0,18 0,21 Coliformes fécaux (UFC/100 ml) (5) 264 (7) s. o ph 7,4 0,2 s. o. s. o. s. o. Température ( o C) 8,5 5,6 s. o. s. o. s. o. (1) Données basées sur 34 résultats d analyse, sauf pour les coliformes fécaux, pour lesquels les résultats sont basés sur 98 résultats d analyse. (2) Limite de rejet en moyenne annuelle (LRMA) définie selon un percentile de non-dépassement de 99 % avec un degré de confiance de 95 % pour la moyenne de 12 résultats. (3) Limite de rejet en moyenne saisonnière (LRMS) définie selon un percentile de non-dépassement de 99 % avec un degré de confiance de 95 % pour la moyenne de 6 résultats. (4) Limite de rejet en moyenne périodique (LRMP) définie selon un percentile de non-dépassement de 99 % avec un degré de confiance de 95 % pour la moyenne de 3 résultats. (5) Selon une distribution log-normale. (6) Selon une distribution delta-log-normale. (7) Moyenne géométrique. Le sigle UFC signifie «unités formant des colonies».

6 L abréviation s. o. veut dire «sans objet». Le Comité d évaluation des nouvelles technologies de traitement des eaux usées d origine domestique (Comité) considère que le calcul des LRMA, LRMS et LRMP n est valable que pour des conditions d application similaires à celles qui ont été observées lors des essais. 4. EXPLOITATION ET ENTRETIEN Le guide intitulé Phyto-Filtre PFG Guide d utilisation du propriétaire (version de mars 2014), produit par Enviro-STEP Technologies inc., doit être fourni au propriétaire. Il est à noter qu il faut étendre de la chaux une fois par année sur les pierres de la tranchée de distribution pour contrer l acidité du substrat qui devient présente au fil des ans. Le fournisseur de la technologie est responsable des recommandations sur l utilisation, l exploitation, l inspection et l entretien que renferme ce guide. 5. DOMAINES D APPLICATION Les conditions d essai de l installation expérimentale du système de traitement Phyto-Filtre PFG utilisant la typha répondaient aux domaines d application suivants : Commercial, institutionnel et communautaire. 6. CLASSE DE PERFORMANCE Compte tenu du suivi effectué lors des essais, la performance du système de traitement Phyto-Filtre PFG utilisant la typha, pour les cas de charge observés sur l installation expérimentale, a atteint les classes suivantes : Classe de performance Paramètre Concentration moyenne annuelle Concentration moyenne saisonnière Concentration moyenne périodique DBO 5 C (mg/l) 10 ND 15 MES (mg/l) 10 ND 15 P t (mg/l) 0,3 0,3 0,3 Coliformes fécaux (UFC/100 ml) L abréviation ND signifie qu aucune classe de performance n a été déterminée pour ce paramètre. 7. VALIDATION DU SUIVI DE PERFORMANCE Le Comité a vérifié le rapport d ingénierie et de suivi de la performance de la technologie qui a été présenté par Enviro Step Technologies inc. suivant les prescriptions du document intitulé Procédure de validation de la performance des nouvelles technologies de traitement des eaux usées d origine domestique (version de 2009).

7 Il a jugé que les données obtenues au cours des essais expérimentaux effectués à la station régionale d épuration des eaux usées de Saint-Joseph-du-Lac répondaient aux critères d évaluation définis dans les procédures pour la publication d une fiche d information technique de niveau «en démonstration». La technologie doit être conçue, installée, exploitée et entretenue de manière à respecter les performances épuratoires visées. Les données contenues dans cette description de performance pourront être révisées, à la hausse ou à la baisse, à la suite de l obtention d autres résultats. La présente fiche d information technique est une description de la performance de la technologie sur une plateforme d essai. Elle ne constitue pas une certification ou une autre forme d homologation. Le Comité ainsi que le ministère des Affaires municipales, et de l Occupation du territoire et le ministère du Développement durable, de l Environnement, et de la Lutte contre les Changements Climatiques ne peuvent être tenus responsables de la contre-performance d un système de traitement d eaux usées qui a été conçu suivant les renseignements contenus dans cette fiche d information technique. L entreprise demeure responsable de l information fournie, et les vérifications effectuées par le Comité ne dégagent en rien l ingénieur concepteur et l entreprise de fabrication ou de distribution de leurs obligations, garanties et responsabilités. 8. RECOMMANDATIONS DU FOURNISSEUR Traitement primaire La fosse septique doit respecter les critères de la section 3.4 du Guide pour l étude des technologies conventionnelles de traitement des eaux usées d origine domestique du ministère du Développement durable, de l Environnement, et de la Lutte contre les Changements Climatiques. Le temps de rétention hydraulique dans la fosse septique doit atteindre au moins 1,5 jour, en tenant compte du débit de recirculation. Il doit y avoir un préfiltre avec un maillage inférieur à 0,8 mm d espace libre. Bassin d égalisation et de dosage Un bassin sert à égaliser le débit (si nécessaire), à faire recirculer les eaux à la tête de la fosse septique et à doser l eau vers le marais artificiel en aval. Le taux de recirculation vers la fosse septique peut varier de 50 à 100 % selon la concentration du phosphore à l eau brute. Le choix se fait par une personne qualifiée lors de la mise en route. L injection de coagulant se fait en même temps que le pompage des eaux recirculées vers la fosse septique. Le coagulant est injecté dans le mélangeur situé sur la ligne de recirculation à l aide d une pompe doseuse. Ce mélangeur peut être statique ou dynamique. Étant donné les conditions d oxydo-réduction pouvant survenir dans la fosse septique, le coagulant recommandé est l alun. Le ratio molaire Al/P pour le dosage de coagulant est de 2:1. Marais artificiel Dimensions du bassin : S : surface effective (m 2 ), sans excéder 309 m 2 (5,15 m x 60 m)

8 Largeur effective : l Q/TCHL l : largeur effective (m) Q : débit d effluent primaire acheminé au bassin (m 3 /d) TCHL : taux de charge hydraulique linéaire (m 3 /m-d) Le TCHL ne doit pas être supérieur à 0,260 m 3 /m-d. La largeur effective ne doit pas excéder 60 m. La largeur effective correspond à la largeur hors tout, compte tenu des pentes presque verticales aux extrémités. Longueur effective : L = S/l L : longueur effective (m) S : surface effective (m 2 ) l : largeur effective (m) La longueur effective ne doit pas être inférieure à 4,2 m, sans excéder 5,15 m. La longueur effective est inférieure à la longueur hors tout d environ 3 m, compte tenu de la géométrie des tranchées de distribution et de collecte ainsi que des couches de matériaux fibreux.