Désinfection des eaux usées traitées par lagunage naturel

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1 Désinfection des eaux usées traitées par lagunage naturel Retour d'expérience sur 4 sites normands Georges Pottecher (Groupe IRH Environnement) Jean Duchemin (AESN DDD-Eau et Santé) Cécile Déléaud (IRH Ingénieur Conseil)

2 Lagunes étudiées Fonction : finition derrière une boue activée Anciennes lagunes de traitement complet, recyclées en lagunes de finition : Pirou et Gouville (50) Temps de séjours théoriques de plusieurs semaines ou mois Largeur > 10 m, profondeur 1 à 2 m Lagunage rapide en bassins étroits successifs : Honfleur et Granville Écosystèmes des lagunes : microphytes et invertébrés, éventuellement macrophytes Mécanismes de désinfection : prédation, décantation, insolation UV et visible Les macrophytes ne participent pas directement à la désinfection

3 Lagunes de Gouville sur mer Flux traité (été) : e. h. Lagune aérée en tête puis 3 lagunes de finition Volume m 3 dont m 3 en finition Profondeur 1 à 2,5 m Temps de séjour théorique en finition : de 31 j (été) à 10 j (hiver) Station BA en construction Charges hydraulique 2006 : Moy.mens.mini. (été) : 240 m3/j (77 j) Moy. mens.maxi. (hiver) : 740 m3/j (25j) Moy. mens. annuelle : 430 m3/j (43 j) Taux de charge organique : Moyenne : 72% Pointe estivale : 193% Désinfection : E.Coli : Abat. 3,2 Ulog (Eté) rejet 4,5 Ulog Entérocoque : Abat. 3,5 Ulog (Eté) rejet 4 Ulog Station d épuration de GOUVILLE/MER Schéma de principe Arrivées EB Lagune aérée V : m3 h : 2,5 m Lagune 3 finition V: 1300 m3 h ~ 1 m Lagune de décantation V : 4300 m3 h : 2,2 m Station d épuration par lagunage de Gouviulle/Mer(Manche) Rejet Lagune 4 non utilisée (Infiltrations) Lagune 5 finition V: 2000 m3 h ~ 1,5 m Rivière réceptrice le Dy Volume total lagune : m3

4 Lagunes de Pirou Flux traité (été) : e. h. Volume m 3 Profondeur 0,5 à 2,4 m Temps de séjour théorique : de 29 j (été) à 96 j (hiver) Deux bassins à macrophytes Station BA Lagune 1 Charges hydraulique 2006 : Moy.mens.mini. (hiver) : 150 m3/j (93 j) Moy. mens.maxi. (été) : 475 m3/j (29j) Moy. mens. annuelle : 250 m3/j (56 j) Taux de charge organique : Moyenne : 26 % F Rejet V : 4500 m3 h : 2 m Lagune 3 : V: 3850 m3 - h : 0,9 m Lagune 4 macrophytes (Extension 1996) Station d épuration de PIROU Lagunes de finition Schéma de principe S ~ 5000 m2 P ~ 0,5 à 0,6 m F Lagune 5 macrophytes (Extension 1996) S ~ 5000 m2 P ~ 0,5 à 0,6 m Lagunes de finition de la station de PIROU (Manche) Lagune 2 V : 2688 m3 h : 2,4 m Rejet Volume total lagune 1 à 5 : V ~ m3 Le Dun Pointe estivale : 48 % Désinfection : E.Coli : 87% C (< 500/100ml) Entérocoque : 53 % C (<100/100ml)

5 Lagunes de Honfleur E G D Capacité de la station : e. h. A C F Volume m 3 Temps de séjour théorique : 2,5 j Profondeur 0,9 à 1,3 m S.S. B Crédit : Communauté de Communes d'honfleur

6 Lagunes de Granville Capacité de la station : e. h. Volume m3 Temps de séjour théorique : 1,5 j Profondeur environ 1 m Dégradation des eaux littorales et temps de pluie : les solutions pour une gestion active et une prévention durable 1er octobre 2009

7 Enjeux techniques autour de la désinfection par lagunage Dimensionner et prévoir ses performances Temps de séjours T 90 ou équivalent Maintenir les performances en exploitation Prendre en compte le temps de pluie Station de Pirou Station de Goélane - Granville

8 Performances des grands bassins (1/2) Avec des temps de séjours théoriques en semaines ou en mois, rien ne devrait en ressortir E. coli, lagunes de Gouville 2007 E. coli, lagunes de Pirou 2007 E. coli / 100 ml 1E+09 1E+08 1E+07 1E+06 1E+05 1E+04 1E+03 1E+02 1E+01 04/08 11/08 18/08 25/08 01/09 entrée L1 sortie L1 sortie L2 sortie L3 sortie L5 E. coli / 100 ml 1E+09 1E+08 1E+07 1E+06 1E+05 1E+04 1E+03 1E+02 1E+01 04/08 11/08 18/08 25/08 01/09 entrée STEP entrée L1 sortie L1 sortie L2 sortie L3 sortie L4 sortie L5 Entérocoques, lagunes de Gouville 2007 Entérocoques, lagunes de Pirou 2007 Entérocoques 100 ml 1E+09 1E+08 1E+07 1E+06 1E+05 1E+04 1E+03 1E+02 entrée L1 sortie L1 sortie L2 sortie L3 sortie L5 entérocoques / 100 ml 1E+08 1E+07 1E+06 1E+05 1E+04 1E+03 1E+02 1E+01 entrée STEP entrée L1 sortie L1 sortie L2 sortie L3 sortie L4 sortie L5 08/08 08/08 09/08 09/08 10/08 10/08 08/08 08/08 09/08 09/08 10/08 10/08 Concentrations > 1000 germes / 100 ml fréquentes

9 Performance des grands bassins (2/2) Le rendement global est de l'ordre de 90 à 99 % Rapport des concentrations Entrée / Sortie pour les lagunes de Gouville Rapport des concentrations Entrée / Sortie pour les lagunes de Pirou E. coli Entérocoques E. coli Entérocoques 0 L2 L3 L5 0 L1 L2 L3 Recontamination par les ragondins et les oiseaux, surtout en présence lentilles d'eau et de macrophytes

10 Comportement hydraulique des grands bassins Injection de chlorure de lithium (après calcul de la dose acceptable) Conclusions : Sortie rapide de 10 % du traceur (1 jour par lagune) : courts-circuits Des zones mortes importantes (L3 Pirou) Sortie cumulée du Li injecté, % 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Gouville, injections le 8/8 vers 13:25 0% 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 durée depuis l'injection, jours sortie L1 sortie L2 sortie L3 sortie L5 Sortie cumulée du Li injecté, en % Pirou, injections le 8/8 vers 11 h sortie L1 sortie L2 sortie L3 Sortie L5 Nord 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

11 Performances des lagunes étroites Concentrations types en sortie < 100 E.Coli/100 ml < 25 entérocoques/100 ml Abattement global de 99 % un peu plus rapide pour les entérocoques Rapport des concentrations Entrée / Sortie pour les lagunes de Honfleur E. coli Rapport des concentrations Entrée / Sortie pour les lagunes de Granville Entérocoques SS-A A-B B-C C-D D-E E-F F-G SS-C E. coli Entérocoques 0 SS-C C-E E-G G-I SS-I

12 Comportement hydraulique des lagunes étroites Traçage des lagunes de Granville (station Goélane) Écoulement global assimilable à un piston suivi d'un réacteur mélangé réacteur piston : T piston = 24 h réacteur mélangé : T réacteur mélangé = 22 h Généralisation de ce comportement hydraulique à vérifier pour d'autres systèmes Les banquettes végétalisées, à fonction décorative, ne participent pas à l'écoulement

13 Dimensionnement des bassins étroits Dimensionnement en réacteur piston T90.q Csortie = Centrée.10 T 90 de 18 à 36 h pour E. coli et entérocoques, valeur par défaut : 22 h Performances moindres en période hivernale Formule de Marais Équation Ce / Cs = 1 + k.v/q avec Valable pour un réacteur mélangé uniquement Conception sinueuse Pour limiter la prise au vent Profondeur adaptée < 1 m T 90. k = ln(10) Compromis à faire entre biodiversité et désinfection pour l'implantation des macrophytes V Difficulté à prévoir les performances des grands bassins mais possibilité d'amélioration des performances par cloisonnement

14 Conseils d exploitation pour une désinfection optimale Limitation des lentilles d eau et des macrophytes Inconvénients : ombre, circulation hétérogène de l eau, oiseaux, Fauchage des berges Inconvénients : ombre, apport de biomasse du aux feuilles Clôture du site pour limiter la présence des rongeurs Surcharge hydraulique Une surcharge hydraulique en lagune pénalise moins le milieu récepteur qu'un déversement par by-pass (perturbation de la microfaune, souvent bénigne) Effluents pluviaux Tolérance probable, mais reste à tester

15 Virus Les systèmes lagunaires réduisent les concentrations en virus. Exemple de Honfleur Diminution des performances en période hivernale Apports de virus par la faune sauvage des bassins

16 Conclusion générale Des lagunes allongées de configuration adaptée 5 bassins au moins temps de séjour total < 5 jours surface totale 0,5 à 1 m²/habitant, nettement inférieure à l'espace nécessaire en traitement lagunaire de la charge organique sont une alternative intéressante aux systèmes de désinfection intensifs abattement de 99 % (99,99 % avec boues activées) coût d'exploitation modéré sécurité du système d'épuration vis à vis des départs de boue, contrairement aux désinfections par oxydation (UV, chlore, ozone)

17 Désinfection des eaux usées traitées par lagunage naturel Retour d'expérience sur 4 sites normands Georges Pottecher (Groupe IRH Environnement) Jean Duchemin (AESN DDD-Eau et Santé) Cécile Déléaud (IRH Ingénieur Conseil)