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Analyse de l’afflux et de l’infiltration par le couvercle d’une fosse septique

Published in:

  • Barger, E. (Autumn 2008). “An analysis of inflow and infiltration from unsealed septic tank access ports,” Concrete Engineering International, pp. 58-59. Read the PDF
  • Barger, E. (January/February 2008). “TMI: Too Much Infiltration!,” Precast Solutions, pp. 22-25.
Introduction
Les fosses septiques étanches ne sont généralement pas prises en compte dans les problèmes d’afflux et d’infiltration (I&I) par les systèmes municipaux et délocalisés de traitement des eaux usées. L’utilisation de fosses septiques étanches peut dramatiquement réduire les coûts de traitement, les regorgements, et aider à contenir les problèmes d’afflux et d’infiltration qui augmentent de jour en jour. Le scénario idéal devrait montrer des effluents d‘eaux d’égout traitées comme étant inférieurs au coût total de l’eau. Or, l’arrosage des pelouses, le lavage des voitures, la consommation des ménages, etc rejettent l’eau usée en dehors du système de collecte des égouts et expliquent ainsi que le gaspillage d’effluents soit inférieurs au coût de l’eau.

Les deux systèmes analysés dans ce document sont des systèmes délocalisés de collecte d’eau perdue. La collecte et les étapes de traitement des deux systèmes sont réalisées avec un filtre de recirculation à sable (RSF). Ces deux systèmes sont assurés par les services publics qui fournissent l’eau potable et la collecte des égouts de chaque habitation. L’eau potable est mesurée à l’aide d’un compteur (M1) et est contrôlée mensuellement pour des raisons de facturation. Les effluents des égouts sont pompés par une station d’épuration centrale où le total des effluents traités est répertorié (M2).

Six mois durant, les indications du compteur à eau et les effluents des égouts traités ont été soigneusement surveillés pour les Systèmes 1 et 2. À la fin de cette période, l’eau totale consommée et les effluents traités ont été évalués dans les 2 systèmes afin de déterminer le pourcentage des effluents traités dans l’eau consommée. Cette donnée fournit une base dans la prévoyance des performances futures en donnant une performance mensuelle instantanée qui permet aux services publics d’être proactifs en luttant contre les afflux et les infiltrations, en plus des autres problèmes qui peuvent survenir.
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Le système d’évaluation
Deux systèmes délocalisés de collecte d’eaux usées, les Systèmes 1 et 2, ont été surveillés pendant six mois. Ces deux systèmes sont comparables en taille, service après vente, résistance aux intempéries et position géographique. Vu que les filtres de recirculation à sable ne sont pas significativement compactés durant les pluies, on peut assumer que tous les effluents traités proviennent des fosses septiques.
Le Système 1 montre un excédant des effluents d’égouts qui a pénétré et a été traité dans le filtre de recirculation à sable (voir tableau 1). La quantité d’eau ressortant du filtre est plus importante que la quantité d’eau consommée. Cette hausse d’eau traitée peut seulement s’expliquer par l’afflux et l’infiltration qui entrent dans le système de collecte.

Pendant la même période, le Système 2 a montré que le total des effluents d’égouts traités représente moins de la moitié de l’eau consommée. Seulement 44% de l’eau consommée est entrée dans le filtre de recirculation à sable (voir tableau 2). Le Système 2 a un faible ratio effluents traités/eau consommée, ce qui démontre que le système n’expérience pas d’afflux ou d’infiltrations importants.
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Diagnosing the problem
À cause des sérieux problèmes d’afflux et d’infiltration, le Système 1 a été analysé. Les fosses utilisées dans les deux systèmes ont été fournies par National Precast Concrete Association (NPCA), usine certifiée assurant des méthodes de construction de qualité qui ont fait leur preuve dans la fabrication de fosses étanches. Le fait d’avoir des fosses dessinées et construites pour être étanches de la part d’un service de fabrication certifié NPCA réduit les zones d’afflux et d’infiltration à inspecter grâce au haut niveau de confiance acquis par le programme d’accréditation de l’usine.

La raison de l’afflux et de l’infiltration pourraient être plus difficile à trouver si un fabricant inconnu avait fourni la fosse. Les types communs de défauts qui conduisent à l’afflux et à l’infiltration sont les fosses fissurées pour cause de manque de renforcement, un béton de mauvaise qualité, perméable et pas assez résistant, ou le manque total d’enduit de qualité dans les joints d’étanchéité. Une combinaison de ces problèmes demanderait un remplacement total de la fosse avec un design d’étanchéité qui bénéficie d’un plan d’accréditation.

La révision des spécifications des deux systèmes révèle seulement une différence dans les normes de la fosse. La différence apparente entre les deux systemes est l’étanchéité spécifique du couvercle des fosses d’égouts de chaque habitation. Le Système 1 n’a pas besoin d’un couvercle en béton scellé durant l’installation, tandis que le Système 2 demande le scellage du couvercle en béton avant l’installation. À cause de la grande quantité d’afflux et d’infiltration, cette différence spécifique n’a pas été considérée comme étant la première cause du problème avant l’inspection sur le terrain de chaque fosse.
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Apres une brève consultation et discussion avec les fabricants de fosses, les ingénieurs et le personnel de terrain, il a été décidé que le premier site de l’étude à vérifier devrait être les fosses elles mêmes. Explicitement, les couvercles qui n’étaient pas scellés devaient être ouverts et inspectés dès le début de l’inspection. Si le couvercle ne montrait aucun signe d’afflux ou d’infiltration, l’inspection pouvait continuer. L’inspection approfondie discernait et inspectait visuellement tous les assemblages et les joints des fosses, conduits et couvercles.

Lorsque la première fosse a été ouverte, il a été immédiatement évident que son couvercle (voir Figure 1) permettait à l’eau de surface de pénétrer à l’intérieur de la fosse. La première fosse ouverte à l’inspection a dévoilé des problèmes majeurs tels que des fuites d’eau coulant dans la fosse tout autour l’intérieur de l’assemblage du couvercle. Les couvercles mesuraient dix huit pouces de diamètre. Toutes les fosses inspectées montraient différents degrés d’afflux et d’infiltration.
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La réparation
L’étape suivante a été de fermer hermétiquement les intérieurs des couvercles de chaque fosse du Système 1 avec un produit d’étanchéité butyle de haute qualité afin d’en assurer une fermeture étanche. Par chance, le couvercle était prêt du niveau du sol, ce qui a permis la résolution du problème en quelques minutes grâce à un produit d’étanchéité butyle. Les spécificités de la fosse du Système 1 et 2 étant maintenant identiques, elles devaient bien fonctionner et de manière similaire contre l’afflux et l’infiltration du système de collecte. Avec le seul problème apparent des fosses résolu, la décision a été prise d’attendre le prochain relevé mensuel pour évaluer l’impact de l’étanchéité que les couvercles ont sur le volume d’effluents traités. Le succès de l’application du produit d’étanchéité butyle à l’intérieur de l’assemblage des couvercles est devenu évident lorsque les relevés ont été totalisés. Les résultats qui en ont découlés le mois suivant après avoir étanché les couvercles dans le Système 1 a montré une impressionnante baisse des égouts traités. Soixante pour cent de l’eau consommée totale entrait dans la station d’épuration et divisait le gaspillage d’eau traitée par plus de la moitié. Cela a permis de conclure que les problèmes d’afflux et d’infiltration résultaient du manque d’étanchéité des couvercles. Le Tableau 3 montre les comparaisons entre l’eau consommée et les effluents traités.

Conclusion
Les systèmes de collecte d’égouts fonctionnent aussi bien que le plus faible élément du cycle. Dans ce cas, l’échec des services publics à définir la propre étanchéité des fosses, a totalement annihilé le design d’étanchéité de la fosse et a présenté la fosse comme étant le plus faible maillon de tout le système. Oublier la simple précaution d’à la fois spécifier et fermer convenablement une fosse étanche peut être catastrophique pour tous les systèmes de collecte d’égouts, et provoquer des surcharges du système et des coûts de fonctionnement significativement plus élevés.
Les incidents de performance dans le système, tels que l’afflux et l’infiltration, peuvent provoquer des surcharges pour les stations d’épuration. D’après les données recueillies dans cette étude, les systèmes avec 1000 fosses septiques et/ou des bacs à graisse qui contiennent chacun au moins un couvercle descellé pourrait produire au moins 78 millions de litres d’effluents liquides par an ajoutés dans le système de traitement. Les services publics devraient s’assurer de l’installation de fosses septiques étanches durables, conformément dessinées et convenablement hermétiques, pour lutter contre le gaspillage d’eau et pour fournir une amélioration du système à long terme.
Les systèmes avec 1000 fosses septiques et/ou des bacs à graisse qui contiennent chacun au moins un couvercle descellé pourrait produire au moins 78 millions de litres d’effluents liquides par an ajoutés dans le système de traitement.

Auteur: Eric Barger, C.R. Barger & Sons, Inc.

Employé des services publics: Wesley Barger, Watts Bar Utility District