Un filtre anaérobie (AF) peut traiter efficacement de nombreux types d’eaux usées. Un AF est un réacteur biologique à lit fixe avec une ou plusieurs chambres de filtration en série. Lorsque les eaux usées traversent le filtre, les particules sont piégées et la matière organique est dégradée par le biofilm actif fixé à la surface du matériau filtrant.

Cette technologie est largement utilisée comme traitement secondaire dans les systèmes d'eaux noires ou grises et offre une élimination des solides plus efficace que les fosses septiques S.13 ou les réacteurs anaérobies à chicanes T.2 . Le processus de traitement est anaérobie et utilise des mécanismes de traitement biologiques. L'élimination des matières en suspension et de la demande biochimique en oxygène (DBO) peut atteindre 90 %, mais se situe généralement entre 50 % et 80 %. L'élimination de l'azote est limitée et ne dépasse normalement pas 15 % en termes d'azote total.

Considérations sur la conception

Le pré-traitement PRE est essentiel pour éliminer les solides et les déchets solides susceptibles d'obstruer le filtre. La majorité des solides décantables sont éliminés dans une chambre de sédimentation séquencée avant l'AF. Les unités autonomes à petite échelle ont généralement un compartiment de décantation intégré, mais la sédimentation primaire peut également avoir lieu dans un décanteur séparé T.1 ou une autre technologie précédente (par exemple une fosse septique S.13 ). Les AF fonctionnent généralement en mode ascendant car il y a moins de risque que la biomasse fixée soit emportée par lessivage, ce qui réduirait l'efficacité du traitement. Le niveau d'eau doit recouvrir le média filtrant d'au moins 0,3 m pour garantir un régime d'écoulement uniforme. Le temps de rétention hydraulique (HRT) est le paramètre de conception le plus important qui influence les performances du filtre. Un HRT de 12 à 36 heures est recommandé. Le filtre idéal doit avoir une grande surface pour que les bactéries puissent se développer, avec un grand volume de pores pour éviter le colmatage. La surface assure un contact accru entre la matière organique et la biomasse attachée qui la dégrade efficacement. Idéalement, le matériau devrait fournir entre 90 et 300 m2 de surface/m3 de volume occupé du réacteur. La connexion entre les chambres peut être conçue soit avec des tuyaux verticaux, soit avec des chicanes. L'accessibilité à toutes les chambres (via les ports d'accès) est nécessaire pour la maintenance. Le réservoir doit être ventilé pour permettre une libération contrôlée des gaz odorants et potentiellement nocifs. Lorsque les eaux usées de cuisine sont raccordées au système, un bac à graisse doit être intégré dans la conception avant le décanteur.

Matériaux

Un AF peut être constitué de béton, de sable, de gravier, de ciment, d'acier, ainsi que de fibre de verre, de PVC ou de plastique, et peut donc être trouvé sous forme de solution préfabriquée. Le matériau filtrant typique devrait idéalement avoir un diamètre compris entre 12 et 55 mm. La taille des matériaux diminue de bas en haut. Les matériaux filtrants couramment utilisés comprennent le gravier, les pierres ou les briques concassées, les cendres, la pierre ponce, le verre déchiqueté ou les morceaux de plastique spécialement formés (même les bouteilles en plastique PVC broyées peuvent être utilisées).

Contexte

Les AF ne conviennent pas à la phase de réponse aiguë car l’environnement biologique au sein de l’AF prend du temps à s’établir. L’AF est plus adapté aux phases de stabilisation et de récupération et comme solution à plus long terme. L’échelle du quartier est la plus adaptée, mais l’AF peut être mis en œuvre au niveau des ménages ou dans des zones de desserte plus vastes et/ou des bâtiments publics (par exemple des écoles). Même si les AF sont étanches, il n’est pas recommandé de les construire dans des zones où les nappes phréatiques sont élevées ou où les inondations sont fréquentes. Alternativement, des modules préfabriqués peuvent être placés au-dessus du sol. Les AF peuvent être installés sous tous les climats, même si l’efficacité sera moindre dans les climats plus froids. La réduction des agents pathogènes et des nutriments est faible dans les AF ; si des normes élevées en matière d'effluents doivent être atteintes, une technologie de traitement supplémentaire doit être ajoutée (par exemple ABR T.2 , zones humides construites T.6 , bassins de stabilisation des déchets T.5 ).

Fonctionnement et entretien

Un AF nécessite une période de démarrage de six à neuf mois pour atteindre sa pleine capacité de traitement, car la biomasse anaérobie à croissance lente doit d'abord s'établir sur le média filtrant. Pour réduire le temps de démarrage, le filtre peut être inoculé avec des bactéries anaérobies, par ex. en pulvérisant des boues de fosse septique sur le matériau filtrant. Le débit doit être augmenté progressivement au fil du temps. Les niveaux d’écume et de boues doivent être surveillés pour garantir le bon fonctionnement du réservoir. Au fil du temps, les solides obstrueront les pores du filtre et la masse bactérienne croissante deviendra trop épaisse, se brisera et finira par obstruer les pores. Lorsque l'efficacité diminue, le filtre doit être nettoyé. Cela se fait en faisant fonctionner le système en mode inverse (lavage à contre-courant) ou en retirant et en nettoyant le matériau filtrant. Les réservoirs AF doivent être vérifiés de temps en temps pour s’assurer de leur étanchéité.

Santé et sécurité

Les effluents, les écumes et les boues doivent être manipulés avec précaution car ils contiennent des agents pathogènes. Si l’effluent doit être réutilisé en agriculture ou directement utilisé pour la fertirrigation, il doit être traité davantage. Alternativement, il peut être déchargé de manière appropriée. Un équipement de protection individuelle complet doit être porté pendant la vidange et le nettoyage de l'AF.

Coûts

Les coûts d’investissement d’un AF sont moyens et les coûts opérationnels sont faibles. Les coûts de l'AF dépendent des autres technologies de transport et de traitement avec lesquelles il doit être combiné, ainsi que de la disponibilité locale et donc des coûts des matériaux (sable, gravier, ciment, acier) ou des modules préfabriqués et des coûts de main d'œuvre. Les principaux coûts d'exploitation et de maintenance (O&M) sont liés à l'élimination des boues primaires et au coût de l'électricité si des pompes sont nécessaires pour le rejet (en l'absence d'option d'écoulement gravitaire).

Aspects sociaux

Habituellement, les systèmes de traitement AF sont une technologie bien acceptée. En raison de l’écologie délicate du système, il est nécessaire de sensibiliser les utilisateurs à l’élimination de l’utilisation de produits chimiques agressifs.