MultiSciences Expertises Inc. Experts légistes Forensic Experts RAPPORT D EXPERTISE Évaluation du banc d essai BNQ Géogrille - Système Enviro-Septic - ICR Expérimentation réalisée du 22 novembre 2013 au 1er avril 2014 N/dossier : 496, avenue St-Augustin, bureau 101, Breakeyville, QC G0S 1E2 Téléphone (418) 687-0044 Télécopieur (418) 988-0796 3065, boul. Lévesque Ouest, Laval, QC H7V 4B1 Téléphone (450) 978-4000 Télécopieur (450) 978-4111
RAPPORT D EXPERTISE Évaluation du banc d essai BNQ Géogrille - Système Enviro-Septic - ICR Expérimentation réalisée du 22 novembre 2013 au 1 er avril 2014 Préparé pour M. Benoit Boucher 501, chemin Giroux Sherbrooke, QC J1C 0J8 V/dossier : BNQ Géogrille-ICR Par MSEI MultiSciences Expertises Inc. 496, avenue St-Augustin, bureau 101 Breakeyville (Québec) G0S 1E2 N/dossier : Le 27 mai 2014
SOMMAIRE EXÉCUTIF Dans le cadre de ce projet de recherche, MSEI avait pour mandat de fournir une expertise externe avec emphase sur les aspects microbiologiques lors du suivi d un banc d essai expérimental sur le traitement des eaux usées domestiques. Les technologies mises à l essai sont des variantes du système Enviro-Septic MD de la firme DBO Expert, un élément épurateur conventionnel (EEC) et une nouvelle technologie dite Géogrille. Les essais se sont déroulés au banc d essai du BNQ à Québec sur plus de quatre mois, du 22 novembre 2013 au 1 er avril 2014. Le Géogrille est un géotextile monofilament servant à retenir une couche de sable dans la construction des éléments épurateurs, afin d éviter que les particules de sable descendent et obstruent les lits d infiltration en gravier. Cette technologie pourrait remplacer l utilisation d une couche de pierre de transition (PDT) normalement utilisée à cette fin dans les filtres à sable classique et les installations Enviro-Septic avec zone de collecte des eaux traitées. Le banc d essai compte deux objectifs principaux. Le premier est de déterminer si le Géogrille, peut être utilisé avantageusement en remplacement de la PDT. Le second est de valider les performances d un système d infiltration conventionnel repensé (ICR) qui utilise des conduites Advanced Enviro-Septic (AES) en combinaison avec les conduites perforées conventionnelles placées dans un lit de pierre concassée. Les principaux paramètres utilisés pour répondre aux objectifs sont reliés à la microbiologie. En effet, le principal risque identifié concernant l utilisation du Géogrille est la formation d un biofilm qui utiliserait le Géogrille comme support pour le développement de la biomasse microbienne. D autre part, les conditions physiques engendrées par la présence ou non d un biofilm colmatant peuvent directement influencer les paramètres de performance des éléments épurateurs selon que les conditions du milieu soient aérobiques ou anaérobiques. Ces conditions vont influencer différemment les paramètres de l épuration des eaux avec un effet particulièrement marqué sur le traitement de l azote. i
À cet effet, plusieurs paramètres ont été suivis dans l affluent et les effluents collectés chaque semaine dans les systèmes à l étude et de nombreuses observations ont été colligées. Finalement, des prélèvements de biomasse ont été réalisés lors du démantèlement final du banc d essai. Le suivi analytique de l affluent et des effluents a été réalisé sur les matières en suspensions (MES), la demande biologique carbonée en oxygène sur cinq (5) jours (DBO 5 -C), l azote total Kjeldahl (NTK), l azote ammoniacal (N-NH 4 ) et l azote nitrique (N-NO 2 +N-NO 3 ). Les résultats ont été comparés statistiquement afin d établir les différences significatives entre les traitements. Dans les biomasses collectées à la fin du banc d essai, les bactéries aérobies totales, les bactéries anaérobies totales et les bactéries nitrifiantes ont été dénombrées afin de comparer la présence en importance de chacun de ces groupes avec les résultats analytiques des prélèvements hebdomadaires d eaux traitées. À partir de ces résultats, les efficacités relatives et les activités biologiques dominantes ont pu être estimées par rapport aux systèmes à l étude dans le but de répondre aux objectifs du mandat. Les observations réalisées au démantèlement ont clairement démontré, au niveau du Géogrille et de la PDT, qu il y avait absence de pénétration du sable vers la pierre concassée de drainage et qu il y avait absence de colmatage ou de biofilm visible sur ces deux matériaux. Nous concluons ainsi que les deux méthodes sont parfaitement efficaces pour éviter que le sable s infiltre dans la pierre concassée. De plus, elles ne favorisent pas le développement rapide d un biofilm qui pourrait colmater les systèmes. Du côté des performances, le système AES a permis une réduction efficace des MES et de la DBO 5 -C. Les analyses des différentes formes d azote dans les effluents ont montré une nitrification significative allant jusqu à plus de 40 % de l azote total de l affluent et une dénitrification allant jusqu à 20 %. Les analyses de la biomasse à la fin des essais ont également confirmé l importante présence des bactéries nitrifiantes et dénitrifiantes dans le système AES par rapport aux autres systèmes. Notre évaluation des principaux groupes fonctionnels des ii
bactéries dans les milieux filtrants a ainsi confirmé le développement de flores microbiennes spécialisées en fonction des conditions dominantes des systèmes. D après les observations, MSEI est d avis que les zones du milieu filtrant permettant la dénitrification ne sont pas des zones spécifiques en anaérobie permanente, mais plutôt les mêmes zones qui réalisent la nitrification et qui sont successivement en conditions aérobiques et anaérobiques en fonction des passages séquentiels des volumes d eaux usées dans le système. De son côté, le système ICR a montré une réduction de la DBO 5 -C significativement supérieure à l EEC ainsi qu une nitrification significative qui a augmenté tout au long du banc d essai à compter du deuxième mois d opération. L EEC n a montré aucune nitrification et son effet sur le traitement est principalement attribué à celui de la fosse septique en amont de tous les systèmes à l essai. Tandis que l EEC n a utilisé que les premières sections de son système d infiltration, le système ICR a permis d utiliser toute la surface d infiltration de ses conduites AES, sans toutefois atteindre la conduite perforée dans la dernière partie du système. De plus, aucune biomasse n a pu être observée au pourtour de la conduite perforée de l EEC, tandis qu une importante biomasse a été observée autour des conduites AES du système ICR de même que dans le sable de chaque côté de sa base. Toutes ces observations montrent que l utilisation de conduites AES en remplacement des premiers six mètres de conduites perforées des rangées de conduites d un EEC amènera une amélioration significative de la qualité des eaux qui atteignent le sol récepteur. Cette approche favorisera par la même occasion une distribution longitudinale plus efficace de l affluent de la fosse septique sur le lit d infiltration. Finalement, MSEI est aussi d avis que les systèmes ICR et AES ont un potentiel de traitement supérieur à ce qui a été observé au cours du présent banc d essai en considérant que ce dernier a été démarré et s est tenu durant la période la plus froide de l année. iii