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Filtre compact : un équipement qui ne cesse de se diversifier
Christophe Bouchet de EDITIONS JOHANET 31 mai 2018 Paru dans N°412 - à la page 59

Les filtres compacts qui associent une « fosse septique marquée CE » à un massif filtrant constitué de matière organique, de matière minérale, de matière de synthèse ou mixte, reposent sur un concept similaire à celui des traditionnels filtres à sables, avec des écoulements dits non saturés. Ils offrent un avantage déterminant, une emprise au sol plus réduite pour mieux répondre aux nouvelles contraintes parcellaires. Sans entretien et surveillance régulière, ces dispositifs ne peuvent assurer durablement la performance attendue. Ils nécessitent également un renouvellement de milieu filtrant, en général facilement recyclable sous forme d’amendements à vocation agricole.

Simples, robustes et fiables pour reprendre le slogan d’un fabricant, les filtres compacts ont le vent en poupe. Ces équipements, qui n’étaient proposés il y a une vingtaine d’années que par 2 ou 3 fabricants, sont aujourd’hui déclinés par la plupart des industriels de l’assainissement non-collectif. Ils représentent aujourd’hui près de la moitié des installations agréées installées chaque année en France.
Tantôt utilisé pour désigner un dispositif tout-en-un composé d’une fosse toutes-eaux et d’un massif filtrant ou simplement le massif filtrant, le terme ‘filtre compact’ désigne de façon courante un massif au sein duquel le matériau de filtration, accompagné de son système de distribution et de récupération des eaux usées traitées, est placé dans une cuve étanche qui l’isole du sol environnant. La réglementation en vigueur classe les différents dispositifs en autant de familles faisant l’objet de fiches descriptives dans le Guide d’information sur les installations destinées aux usagers édité par le Ministère de l’Écologie. Ce guide distingue les filtres qui appartiennent à la famille 9-3 qui regroupe les fosses et filtres à massif de zéolithe de ceux qui appartiennent à la famille 9-4, celle des fosses et massifs filtrants compacts.

Dans les deux cas, le principe de fonctionnement est le même : il repose sur un prétraitement assuré le plus souvent par une fosse toutes eaux équipée d’un préfiltre et/ou d’un bac dégraisseur suivi d’un traitement secondaire assuré par un matériau filtrant placé dans une cuve étanche. Après traitement, et en fonction de la perméabilité du sol environnant, les eaux traitées sont évacuées, soit par infiltration dans le sous-sol, soit vers le milieu hydraulique superficiel soit, après études et surtout autorisation, vers un puits d’infiltration.

Le principe épuratoire du filtre compact repose donc sur une culture fixée sur support filtrant. Les eaux sont traitées par filtration physique, grâce au média filtrant, et par oxydation biologique grâce aux bactéries aérobies présentes dans ce média, qui utilisent l’oxygène de l’air environnant pour dégrader la pollution.
Au sein du filtre, le media filtrant se caractérise par une granulométrie et une porosité permettant une utilisation de la totalité du massif filtrant et non uniquement de sa surface comme dans un filtre à sable (cf. encadré). C’est ce qui explique la compacité du dispositif, et c’est ce qui en fait l’un de ces nombreux avantages.

Filtres-compacts : de nombreux avantages

Bien que développant une surface beaucoup plus petite qu’un filtre à sable, le filtre compact offre à l’épuration un volume poreux nettement plus important.
Par rapport à une filière traditionnelle, un filtre compact occupe en effet, pour un modèle 5 EH, une dizaine de mètres carrés au sol, voire même 5 m² pour certains modèles. C’est autant ou légèrement plus qu’une microstation, mais de 5 à 8 fois moins qu’un filtre à sable traditionnel. Cette caractéristique permet de faire face à la diminution de la surface moyenne des parcelles observée ces deux dernières décennies. « Mais aussi à l’évolution des mœurs qui font aujourd’hui du jardin une nouvelle pièce à vivre, comme le souligne Jérémie Steininger, Secrétaire général de l’IFAA, le syndicat historique de l’ANC. On ne souhaite plus consacrer un pourcentage important de sa parcelle à sa filière d’assainissement ».


« En outre, après 20 ans, le filtre à sable doit être nettoyé, souligne Olivier Eloy, administrateur délégué d’Eloy Water. Mais le coût du nettoyage est tellement prohibitif que les propriétaires choisissent bien souvent une nouvelle zone pour le drainage par le sable, si bien qu’au bout de 20 ans, la surface consacrée à cette solution a doublé ! ».
La compacité a longtemps assuré le succès de cet équipement, même si ça n’est pas, tant s’en faut, sa seule qualité. Le fait qu’il ne nécessite pas d’alimentation électrique pour assurer le traitement des eaux usées, simplifie la pose, réduit ses coûts de fonctionnement tout en lui ouvrant l’accès à l’éco-prêt à taux zéro, ce qui, à l’heure ou les budgets des ménages sont sous pression, est loin d’être négligeable… Toutefois, dans la pratique, on observe des exceptions en raison de la configuration des filtres compacts et de la topographie du terrain. « Contrairement à une microstation qui comporte une entrée haute et une sortie haute, le filtre compact se caractérise par une entrée haute et une sortie basse, explique Pascal Bombardieri chez Stoc Environnement. Cela signifie que dans un nombre non-négligeable de cas, un relevage des eaux usées traitées devra être mis en place, ce qui nécessitera une alimentation électrique ».
Toutefois, tel que démontré lors des derniers essais de marquage CE du filtre Ecoflo® de Premier Tech Aqua avec le relevage intégré, la consommation électrique associée au relevage est très faible, la pompe ne fonctionnant que quelques minutes par jour.

Autre avantage du filtre compact, sa capacité à accepter les variations de charge et à assumer de longues périodes de sous-charge ce qui le rend admissible à l’intermittence et lui ouvre le marché des résidences secondaires. Sa maintenance, nécessaire mais relativement simple, et le taux de fréquence de vidange, directement lié au volume de prétraitement, font son succès. Si bien qu’aujourd’hui, il figure parmi les équipements les plus vendus sur le marché de l’ANC. C’est un équipement rustique, mature, qui évolue peu. « Les innovations sont peu nombreuses et parfois bridées par les agréments, dont la rigidité freine les velléités d’évolutions », comme le souligne Laurent Jeanne chez L’Assainissement Autonome.

Reste que si le principe de fonctionnement est commun à tous les filtres compacts, ces équipements se sont largement diversifiés ces dernières années à mesure que le panel de médias filtrant proposé à l’usager s’est élargi, entraînant une diversification des performances, des durées de vie et des prix. De telle sorte qu’aujourd’hui, c’est le média filtrant, couplé aux composantes de distribution, aération et drainage, au coeur du filtre compact, qui guide les performances. Sans oublier le coût à 15 ans…

Le media filtrant et le coût à 15 ans guident les performances

Jadis limité à la seule zéolite puis à la tourbe de sphaigne, la gamme de médias proposés sur le marché s’est considérablement élargie ces dernières années. Toutefois, plusieurs de ces médias sont très récents (2 à 3 ans de commercialisation) et il faudra un peu de temps et quelques années de recul avant de pouvoir conclure sur la durée de vie réelle de ces médias et sur les nouvelles approches d’entretien préconisées. Parmi les médias minéraux, la zéolite reste très utilisée par Eparco (ZeoliteEparco), Simop (Zeomop), Ouest Environnement (Compactodiffuseur) ou encore Stoc Environnement (Zeofiltre). Ces cristaux minéraux d’origine naturelle formés à partir de cendres volcaniques font partie de la famille des aluminosilicates hydratés et présentent des propriétés particulières en matière de filtration. « C’est un matériau granulaire et microporeux qui permet de bien ventiler le massif tout en garantissant un temps de séjour suffisant grâce à ses capacités de rétention, explique Hervé Philip, directeur technique chez Eparco. Ce matériau minéral ne subit aucune altération, ni à l’eau, ni aux composés chimiques ou biologiques présents dans l’effluent, et sa durée de vie, attestée par le recul dont nous disposons aujourd’hui, est au moins égale à 20 ans, probablement de 25 ans, voire plus pour les résidences secondaires ».
« Les médias minéraux ne se détériorent pas dans le temps ce qui constitue un intérêt réel pour les maisons secondaires car le média vieillit en fonction de l’utilisation qui en est faite et non de son âge » confirme Sébastien Louvet chez A.R.T.Eau.

Biomeris, de Sebico utilise également un média constitué de grains minéraux très spécifiques de composition stable, inaltérables par les eaux usées domestiques et par les microorganismes épurateurs. Il se caractérise par une grande porosité intergranulaire facilitant les échanges gazeux, et une importante microporosité. Sa surface d’échange et d’absorption permet la fixation des bactéries épuratrices (biofilm).

Le brûlé d’argile, un argile klinkérisé à 1.100 °C, développé par Epur (Biofrance® passive), est également un produit naturel et résistant dont la densité permet une optimisation de la percolation et de l’oxygénation. « C’est un substrat de percolation pérenne ne nécessitant aucune intervention d’entretien et dont la durée de vie est illimitée donc sans remplacement à prévoir », souligne Marcel Hartenstein chez Epur.

L’orientation de DBO Expert France avec l’Enviro))Septic est différente puisqu’elle consiste à utiliser du sable filtrant afin d’assurer une percolation lente des eaux à traiter et laisser le temps aux bactéries qui ont colonisées la conduite d’agir. Le traitement se fait donc dans la conduite et non pas dans le sable comme pour le filtre à sable. Il n’y a donc pas de changement de média à prévoir, puisque l’eau traversant le sable est déjà traitée.

La laine de roche, issue du basalte et utilisée par Biorock ou l’Assainissement Autonome offre d’autres avantages dont celui de produire des filtres très compacts. « C’est un media minéral, inerte, hydrophile qui ne se dégrade pas et qui se caractérise par une surface d’accroche pour les boues biologiques très importante », souligne Laurent Jeanne chez L’Assainissement Autonome.
Les médias organiques tels que les fragments de coco utilisés par Premier Tech (Ecoflo®), les fibres de coco utilisées par Tricel (Seta® et Seta® Simplex), les coquilles de noisettes (Simop avec Bionut®), les écorces de pin maritime (BoxEparco®) ou le Xylit, une fibre naturelle organique riche en liaisons carbonées extraite du lignite exploité par Eloy Water (X-Perco®) progressent rapidement.

C’est également le cas des media synthétiques mis en œuvre par Stoc Environnement avec Brio®, Sotralentz avec Actifiltre®, Graf avec Biomatic® ou encore Breizho® avec ClearFox®, qui offrent des perspectives nouvelles, notamment en termes de durée de vie.

Cette diversification des médias a entraîné une diversification des performances, de la durée de vie et des prix. Eparco, par exemple, a élargi son offre en proposant, à côté de son filtre
zeoliteEparco dont la durée de vie du media filtrant, à base de zéolite-chabazite, est de 25 ans, la BoxEparco, un filtre compact plus économique dont le media, composé d’écorces de pin maritime doit durer au moins 10 ans.
Durée de vie et retraitement du media en fin de cycle sont les deux critères qui focalisent l’attention de l’utilisateur, donc du fabricant. Le graal consistant à proposer, pour un prix acceptable, un media écologique dont la durée de vie, la plus longue possible, reste compatible avec une valorisation en fin de cycle. Pour l’usager, la qualité du traitement, garantie par l’agrément du dispositif, passe au second plan….

« Ce n’est pas le media en tant que tel qui fait la différence, c’est ce qu’il apporte », estime cependant Pascal Bombardieri chez Stoc Environnement. Pour le nouveau filtre compact Brio®, sorti au mois de septembre 2017, l’entreprise a opté pour un media synthétique. « Ce nouveau substrat, composé de fibres synthétiques inaltérables, conjugue de bonnes propriétés de filtration avec la possibilité d’effectuer un rétro-lavage lorsqu’il arrive à saturation, au bout de 10,12 ou 15 ans, explique Pascal Bombardieri. Car quel que soit le media utilisé et quelle que soit sa durée de vie, des amas de matières organiques finissent toujours par se former et s’agréger jusqu’à entraîner un colmatage. Comme les systèmes de filtration les plus évolués, le rétro-lavage va permettre un décolmatage du filtre, ouvrant la voie à un nouveau cycle d’utilisation ». Les nouvelles tendances consistent en effet non plus à remplacer systématiquement le media en fin de vie (zéolite, laine de roche, coquilles…) mais à le compléter (fibres de coco, écorces de pin maritime), voire à le réutiliser après nettoyage (fibres synthétiques) pour éviter tout remplacement.

Roger Lacasse, Vice-président Direction technique et scientifique chez Premier Tech Aqua estime cependant que le recul n’est pas suffisant pour affirmer qu’il s’agit d’une nouvelle tendance qui sera durable. « Après plus de 20 ans de commercialisation de filtres à base de matières végétales (tourbe et coco) et de 30 ans de R&D sur ce sujet, l’ajout de matériel dans un filtre est symptomatique d’un affaissement du lit filtrant qui entraîne une réduction du volume poreux et en conséquence de la durée de vie du milieu filtrant, car sur un horizon de quelques années, un media même de nature organique ne disparaît pas, explique-t-il. La probabilité qu’il s’agisse d’une approche viable et durable nous semble donc difficilement justifiable d’un point de vue scientifique et technique ». Les enjeux sont importants car l’opération, coûteuse, dépasse bien souvent le millier d’euros et nécessite l’intervention d’un professionnel qualifié.
Toutefois, il est important de souligner que les milieux filtrants à base organique peuvent être valorisés en fin de vie par compostage. Par exemple, le xylit d’Eloy Water, un milieu filtrant très riche en carbone répond à la norme NF U44-095 et est accepté par les centres de compost français favorisant l’économie circulaire. « C’est un déchet qui est donc revalorisé deux fois et qui retourne à la terre, naturellement » souligne-t-on chez Eloy Water.
Mais quel crédit accorder aux qualités attribuées à ces différents médias, à leur durabilité et à leur devenir, compte tenu de l’absence de recul suffisant qui caractérise bon nombre d’entre eux ?

Durabilité du media : une question délicate

« La durabilité d’un media est liée au degré d’encrassement de la matrice de filtration, rappelle Laurent Jeanne chez L’Assainissement Autonome. Lorsque cette matrice est encrassée, il faut renouveler le media. Cette règle est commune à tous les filtres ». Ce degré d’encrassement est fonction de la charge envoyée dans le massif, du volume de celui-ci, du volume poreux disponible (macroporosité), du tassement progressif du média, et de sa capacité à digérer les boues. Problème : sur le marché, les durées de vie annoncées oscillent entre 4 et 25 ans, voire même à vie sur certains médias…
C’est que plusieurs phénomènes entrent en jeu.

Le premier est celui du colmatage progressif, un phénomène indépendant du média utilisé. « Qui dit filtration mécanique, dit rétention de matières en suspension, dit colmatage, un jour ou l’autre, du media, quelle que soit sa nature », confirme François Le Lan chez Tricel. Le temps nécessaire pour le colmatage du massif filtrant dépend du volume poreux disponible, soit de la macroporosité qui peut se réduire rapidement dans le cas de média plus vulnérable au tassement.

Mais, au même titre, que le sable, un second phénomène entre en jeu, lié à une dégradation progressive des qualités du media qui entraînerait une dégradation progressive de ses propriétés filtrantes, jusqu’à ce qu’il soit nécessaire de le remplacer.
Le troisième phénomène concerne l’intensité de la dégradation biologique au sein du lit filtrant, l’activité biologique variant d’un media filtrant à un autre en fonction de sa capacité d’absorption.

Les recherches menées par Eparco sur la zéolite ont permis de constater que la porosité de ce minéral favorisait une zone hydratée importante, colonisée par un biofilm bactérien et par une biocénose épuratrice de macro et micro-organismes épurateurs. Des constats analogues concernent les fibres de coco dont sont équipés, par exemple les filtres Tricel Seta. « Le recul sur cette technologie est de l’ordre d’une dizaine d’années et à ce jour, sur les milliers de filtres posés sur la base de la fibre de coco, il n’a été nécessaire de changer le media filtrant que dans 2 ou 3 cas, à cause d’une inutilisation inadaptée, souligne François Le Lan. Dans le cadre d’une utilisation adaptée, aucun filtre n’a encore présenté, à ce jour, de signe de colmatage ».

Le recul est donc une donnée importante qui doit permettre, selon les cas, d’étayer ou de relativiser les durées annoncées, d’autant que les fabricants procèdent parfois eux-mêmes à des ajustements. « Lorsque nous avons sorti la BoxEparco, nos extrapolations nous ont conduit à annoncer un changement de matériau au bout de 10 ans, explique Hervé Philip chez Eparco. Mais la bonne dizaine d’années de recul que nous avons sur les premiers pilotes nous a permis de constater que le matériau se dégradait beaucoup moins rapidement que ce que nous avions anticipé. Nous avons pu valider qu’il n’était pas nécessaire de changer le matériau au bout de 10 ans mais simplement de compléter l’épaisseur qui avait disparu ».
Laurent Jeanne, L’Assainissement Autonome, rappelle que les durées de vie annoncées ne sont en rien garanties par les agréments qui ne concernent que l’effectivité du traitement et que la structure de l’équipement, notamment le volume du massif filtrant, doit être pris en compte. « Si vous faites un rapide calcul entre les apports de boues et matières en suspension et le volume de certains massifs filtrants qui tendent à diminuer, vous ne pouvez que constater que la saturation arrivera bien souvent avant la durée annoncée » explique-t-il.

La question du media a son importance, mais la qualité et la fiabilité d’autres composants est tout aussi cruciale. C’est par exemple le cas de l’auget basculant, chargé de répartir l’effluent sur l’ensemble de la surface du media filtrant. « Un déséquilibre ou un blocage suffisent à perturber le process de filtration, souligne François Le Lan chez Tricel. C’est aussi le cas des rampes et panneaux de dispersion puisqu’un simple déséquilibre peut conduire à solliciter de façon massive, voire exclusive, une partie du massif filtrant. C’est la raison pour laquelle, sur la version 6 EH du Tricel Seta® Simplex, l’auget basculant a été testé sur une durée équivalant à 21 ans de service ». De même chez Premier Tech : « nous utilisons des augets basculants depuis 23 ans en conditions réelles sur plus de 100.000 filtres compacts, souligne Roger Lacasse. Nous avons également simulé le bon fonctionnement des augets sur plus de 20 ans en mode accéléré, mais c’est l’épreuve du temps, en conditions réelles, qui fait foi ».

Le meilleur media filtrant qui soit ne donnera pas le résultat attendu si la répartition de l’effluent ne se fait pas convenablement.

C’est pourquoi le système de répartition de plusieurs filtres compacts sont réglables. Dès 2016, Premier Tech Aqua a doté son filtre Ecoflo® d’un système de répartition muni d’un auget réglable en planéité lors de l’installation et au fil des ans, le tout pour assurer une distribution optimale des eaux sur le massif filtrant en toutes circonstances. Le système de répartition du Tricel Seta Simplex est également réglable afin d’assurer une parfaite horizontalité et donc l’équi-répartition des effluents, même en cas de mouvements de terrain dans le temps. Epur est arrivé aux mêmes constats et mêmes conclusions, les différentiels de niveaux pouvant être observés à l’installation mais également de manière évolutive dans le temps par tassement de terrain. Toute la gamme de filtres compacts Biofrance Passive est donc équipée d’un dispositif inox de réglage multidirectionnel. Sur son filtre compact à zéolithe Compacto Diffuseur BFC, Ouest Environnement a développé un premier étage de filtration constitué d’un filtre en mousse pour protéger le filtre d’un dysfonctionnement éventuel de la fosse toutes eaux. Un concept breveté de cassettes filtrantes constituant un deuxième étage de filtration assure ensuite une répartition homogène de l’effluent prétraité sur l’ensemble de la surface du lit à massif de zéolithe. De plus, ces cassettes protègent la zéolithe.

« Un bon média filtrant permet, non seulement de fixer les bactéries dégradant la pollution sur toute l’épaisseur du média, mais permet aussi, a contrario du sable, de bien distribuer l’effluent à traiter sur l’ensemble de la surface et de la profondeur du média », confirme Olivier Eloy chez Eloy Water. Certains fabricants, comme Eloy Water, ont donc prévu de pouvoir régler en toute simplicité la planéité du système de répartition des effluents, cela même après la pose du produit. Ce qui est important lorsqu’on sait que beaucoup de systèmes bougent une fois posés.

D’autres critères comme la facilité de mise en œuvre, ou encore l’entretien doivent être pris en considération.

Faciliter la mise en œuvre pour garantir un bon fonctionnement

Quoique plus facile à installer qu’un dispositif traditionnel, le dimensionnement et l’installation d’un filtre compact obéit à certaines règles essentielles qui conditionnent son bon fonctionnement et sa pérennité. C’est bien sûr le cas de la fosse toutes eaux qui a pour fonctions essentielles d’assurer une décantation et une digestion anaérobie mais aussi du filtre lui-même qui associe filtration physique et filtration biologique. Pour simplifier autant que possible la mise en œuvre, plusieurs fabricants proposent des solutions monobloc regroupant, au sein d’une seule et même enveloppe, la fosse toutes eaux et le massif filtrant. C’est par exemple le cas des filtres compacts Brio® de Stoc Environnement, Actifiltre® de Sotralentz, Biofrance® Passive d’Epur Monoblock® de Biorock ou encore de X-Perco® d’Eloy Water.
« Notre X-Perco est l’un des plus compacts du marché. En 5 EH, nous avons les mêmes dimensions qu’une microstation, 5 m² d’emprise au sol, explique Olivier Eloy, chez Eloy Water. Ceci permet de profiter pleinement de son jardin et non pas de destiner 30 ou 50 m² à l’assainissement. Au prix du terrain aujourd’hui, c’est un avantage certain ».

C’est aussi le cas du filtre compact développé par Hydreal qui associe, au sein d’une même enveloppe, la fosse toutes eaux et un massif filtrant à base coquilles de fruits à coques issus des déchets de l’industrie agroalimentaire. De même, Tricel vient d’élargir sa gamme avec Tricel Seta Simplex, un filtre compact monocuve.

Chez Biorock, la mise en œuvre d’une filière Monoblock® peut-être assurée en une seule journée de travail. « Grâce à sa cuve monobloc qui comprend la décantation primaire et le traitement secondaire, la pose est facilitée, et le système de ventilation simplifié est fortement apprécié par les installateurs », souligne Emmanuelle Delormes, directrice commerciale chez Biorock.

Le filtre compact à fragment de coco Ecoflo® de Premier Tech Aqua est proposé quant à lui en deux versions, soit un ensemble “Pack” regroupant la fosse et le filtre dans un monobloc prêt à l’emploi et facile à installer ou en deux cuves séparées pour s’adapter aux contraintes du terrain. Les filières Compacto® et Ecopacto® de L’Assainissement Autonome sont proposées en un ou deux éléments à assembler ou disjoindre, selon le cas. « Une solution mono-cuve est bien plus facile à poser qu’une solution bi ou tri-cuve, souligne Pascal Bombardieri chez Stoc Environnement. Elle permet de s’affranchir de la nécessité de terrasser sur des hauteurs différentes pour aligner la fosse toutes eaux et le filtre, et de respecter le fil d’eau entre les différents composants du dispositif. Les risques de contrepentes ou d’affaissement sont également éliminés ». « Les configurations bi-cuves conservent cependant leur intérêt lorsque le manque d’espace conduit à désolidariser la fosse toutes eaux du filtre » complète Laurent Jeanne chez L’Assainissement Autonome.