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Filtres plantés de roseaux, l'heure est à la diversité

En assainissement collectif, les constructeurs diversifient leurs offres d'installation de filtres plantés : traitement d'eaux pluviales, de boues, d'eaux usées ou simplement pour finaliser la filière d'épuration par une touche végétalisée.

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Filtres plantés de roseaux, l'heure est à la diversité

Les systèmes d'assainissement collectifs non basés sur une station mécanique dite intensive, mais sur la base de filtres plantés de roseaux (FPR) ont commencé à se développer en France au début des années 90. Parmi ces installations, les filtres plantés à écoulement vertical et à deux étages de traitement sont considérés comme les plus performants du point de vue de l'abattement de l'azote et du phosphore lors du traitement des eaux usées. Le traitement des phosphates suppose l'ajout de matériaux apatitiques par exemple appelés "apatites" (composés de phosphates de calcium), placés dans le filtre dédié à ce traitement.

Ces systèmes servent à filtrer et épurer les eaux usées avant rejet dans le milieu naturel. Avec, attention, une épuration venant plus des bactéries fixées sur le support de filtration que de l'activité des roseaux. Même si l'activité bactérienne épuratoire dans le filtre se passe surtout au niveau des racines, du rhizome, qui favorise l'oxygénation du milieu. Les végétaux sont considérés comme ayant peu d'effet direct sur les paramètres épuratoires, comme l'explique la norme FD P16-004 de mars 2011 "Assainissement - Rôle potentiel des végétaux lors du traitement et du rejet des eaux usées". Ils jouent surtout un rôle mécanique qui freine le colmatage des filtres et favorisent l'infiltration de l'eau dans le substrat, là où se fixe la biomasse épuratoire.

Une adaptation possible pour les petits besoins de traitement d'eaux usées

Mais pour les petites stations qui nécessitent une capacité de traitement de moins de 200 EqHab, un filtre à sable à écoulement vertical à un seul étage pourrait suffire. Cela concerne les eaux usées de nombreuses petites communes (une commune française sur quatre selon l'INSEE), mais aussi des campings. Un filtre vertical à un seul étage permet de réduire les coûts d'investissement et l'emprise au sol, avec une efficacité permettant d'atteindre le niveau de traitement pour répondre à l'arrêté du 22 juin 2007 qui transpose la Directive sur les eaux résiduaires urbaines (DERU).

Des pistes d'amélioration de la performance d'un FPR vertical à un étage ont été identifiées : une recirculation des eaux à travers le filtre pour augmenter leur dilution, la superposition d'étages filtrants (une centaine d'installations de ce type déjà identifiées) ou encore l'introduction d'une couche saturée par matériaux drainants à l'intérieur même du filtre pour y augmenter le temps de séjour de l'eau (systèmes récents).

 
Filtres à sable et à zéolithe, l'heure est à la réhabilitation Selon l'enquête réalisée auprès des Satese (Service d'Assistance Technique à l'Exploitation des Stations d'Epuration) à la demande de l'ONEMA fin 2011, la France compte 1.414 systèmes de traitement des eaux usées par cultures fixées en assainissement collectif, pour la plupart d'une capacité de traitement inférieure à 200 Eq/hab. Il s'agit de filtres à sable enterrés (58%), de bassins d'infiltration/percolation (35%) et des filtres à zéolithe (7%). Le premier enseignement de cette étude est que plus d'un tiers des systèmes dysfonctionnent : 72% des filtres à zéolithe sont colmatés ; 14% des filtres à sable enterré et 29% des bassins d'infiltration-percolation présentent un colmatage total du massif filtrant (ce qui amène à un débordement du lit). Les opérations de réhabilitation réalisées en conséquence ont permis d'identifier des pistes méthodologiques en cas de colmatage partiel ou total du massif filtrant, ou des drains d'alimentation, ou encore en cas de débit entrant trop important dans les systèmes de prétraitement.
 
Gestion des eaux pluviales

Pour l'instant, l'utilisation de FPR pour le traitement des eaux résiduaires par temps de pluie sont au stade de l'expérimentation pilote en taille réelle du côté de Lyon, dans le cadre d'un programme de recherche ANR 2009-2012 dit Segteup (Systèmes Extensifs pour la Gestion et le Traitement des Eaux Urbaines par temps de Pluie). Un des premiers résultats a été annoncé lors de la journée de formation de l'OIEau consacrée à l'épuration par filtres plantés de roseaux : ils sont mieux adaptés que les séparateurs compacts d'hydrocarbures pour les eaux de pluie qui ruissellent d'une route, d'un parking ou d'une ZAC et combinent gestion et traitement.

Autres adaptations à venir et déjà effectives pour les boues et les matières de vidange

Mais les FPR ont déjà évolué pour répondre au besoin de traitement des boues activées produites par les stations d'épuration, sous forme d'un système appelé Lits de séchage plantés de roseaux (LSPR), qui équipent déjà près de 500 stations. Le principe est le même, sauf qu'il vise la déshydratation des boues par drainage et évapotranspiration des boues accumulées en surface des lits. En fond de système, le percolat liquide récupéré est renvoyé en station pour traitement si la charge le permet.

Aujourd'hui, les LSPR couvrent une large gamme de capacité de traitement (de 150 à 27 000 EqH). "Lorsqu'ils dysfonctionnent, cela provient souvent d'un sous-dimensionnement ou d'une mauvaise gestion, suggère Stéphane Troesch, qui a fait une thèse sur le sujet avant d'intégrer l'équipe de Epur Nature. Avec une bonne maîtrise de ces facteur on peut arriver à une fréquence d'extraction tous les 6 à 9 ans tout en garantissant une siccité d'au moins 25%". A condition bien sûr d'une bonne conception des lits de séchage (nombre, composition de la matrice filtrante, système d'aération passif) et d'une bonne gestion (charge organique, temps d'alimentation, temps de repos, phase de démarrage). "Sans quoi, les lits de séchage peuvent se trouver en conditions anaérobies et un processus de méthanisation peut s'enclencher", précise-t-il.

Un guide technique de dimensionnement et de réalisation de ces installations est attendu d'ici la fin de l'année. Avec un nouveau développement possible de la filière : la possibilité d'introduire des matières de vidange à hauteur de 20% du volume d'entrée sans perturber le système.

Pas d'adaptation possible en assainissement non collectif

En assainissement non collectif, il existe trois systèmes agréés basés sur le principe de filtres plantés. "Mais il y a peu de moyens d'adapter ces systèmes au contexte local, souligne Pascal Molle, chercheur à l'Irstea (ex Cemagref). Par ailleurs, ce principe d'agrément lié au constructeur empêche toute autoconstruction qui pourrait se faire sous la surveillance des Services publics d'assainissement non collectifs (Spanc)".

Zone de rejet végétalisée pour ajuster la filière d'épuration

Enfin, pour parfaire d'une touche finale végétalisée n'importe quelle station d'épuration, nombreux sont ceux qui aménagent des Zones de rejet végétalisées (ZRV). 560 sites en seraient équipés, selon l'atelier ZRV du groupe de travail sur l'Evaluation des Procédés Nouveaux d'Assainissement des petites et moyennes Collectivités (EPNAC). "On a toujours essayé de faire un petit plus après les step, estime Catherine Boutin de l'Irstea (ex-cemagref), chargée de coordonner cet atelier. Il ne faut pas que ce soit un petit moins !". Partant de là, l'atelier a définit la ZRV comme étant : "un espace aménagé entre la Station de traitement des eaux usées (STEU) et le milieu de surface, récepteur du rejet des eaux usées traitées ; qui ne fait pas partie du dispositif de traitement mais est inclus dans le périmètre de la STEU".

Composée de prairie sans surcreusement, bassin avec surcreusement, fossé-noues avec surcreusement ou avec un matériau rapporté sur le sol en place (type FPR, fossés drainants, etc.), la ZRV est souvent aménagée avec une contrainte d'espace. Les objectifs de qualité des eaux de rejets restant en amont, à l'aval de la station d'épuration ou du déversoir d'orage d'un réseau unitaire.Ce qui permet de profiter de la ZRV pour améliorer la qualité du rejet, baisser les volumes, favoriser l'intégration paysagère du site ou encore créer un biotope. D'où l'encouragement à étudier la ZRV dès les premières études sur la station. Ce groupe de travail a d'ailleurs publié un guide récent pour indiquer ce qu'il est d'usage de considérer dans le "Contenu des études préalables à la réalisation d'une ZRV".

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