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Filtres plantés de roseaux : la filière qui s’intensifie

Filtres plantés d’oiseaux du paradis sur la station de Taupinière (Martinique). © Irstea

Mis au point en France par Irstea, les filtres plantés de roseaux représentent la solution de traitement des eaux usées la plus adaptée aux petites et moyennes collectivités. Désormais parfaitement maîtrisée, la filière s’intensifie et s’exporte pour répondre à de nouveaux besoins.

Avec plus de 4000 installations, les filtres plantés de roseaux (FPR) constituent aujourd’hui en France la filière phare du traitement des eaux usées des petites et moyennes collectivités (50 à 4500 équivalents habitants1). Même s’ils recouvrent de multiples procédés, les filtres plantés de roseaux reposent toujours sur un principe commun : faire circuler les eaux à traiter à travers une couche de matériau filtrant dans laquelle se développent des bactéries (biomasse épuratrice) et des végétaux.

Les filtres plantés de roseaux, comment ça marche ?
 

Dans la filière aujourd’hui la plus répandue, les eaux usées traversent 2 étages de filtres plantés de roseaux ; le premier est constitué de graviers, le second de sable.
 
  • Le premier filtre retient les particules solides des eaux usées qui vont former un dépôt en surface. Les bactéries se développent activement dans le matériau filtrant et, comme dans les stations d’épuration classiques, elles décomposent la matière organique de l’eau et le dépôt, en compost. Les tiges des roseaux empêchent le colmatage des filtres et permettent à l’eau de s’infiltrer.
  • Le second filtre permet d’affiner l’épuration de l’eau.

À l’origine du procédé déployé en France, Irstea est aujourd’hui reconnu comme le leader scientifique des filtres plantés de végétaux au niveau national, et même de plus en plus au niveau international. En effet, alors que les autres pays ont développé des FPR qui traitent séparément les eaux usées et les boues, la filière mise au point par Irstea présente l’avantage de traiter les eaux usées brutes, soit conjointement les eaux et les boues, dans le même dispositif.

« Les filtres plantés de roseaux que nous avons développés assurent un traitement équivalent à celui des stations d’épuration classiques, à savoir qu’ils dégradent les particules en suspension, les matières organiques, mais aussi, selon les configurations, l’azote et le phosphore. Ils peuvent aussi être utilisés en traitement complémentaire, selon la qualité de l’eau épurée visée en fin de traitement », précise Pascal Molle, ingénieur de recherche spécialiste des filtres plantés de végétaux à Irstea. Désormais, les scientifiques s’attachent à adapter et optimiser les FPR selon le type d’effluents à traiter, comme les eaux usées domestiques, les boues ou les eaux de temps de pluie.

De nouvelles générations de filtres pour une épuration sur mesure

Les études actuellement menées sur le traitement des eaux usées domestiques visent par exemple à adapter les FPR à différentes conditions climatiques. Des travaux sont en cours sur l’implantation de FPR en zones de montagne ou en zones tropicales par exemple (voir encadré). Mais les scientifiques cherchent aussi à intensifier la filière. « Les filtres actuellement les plus répandus nécessitent une surface de 2 m2 par habitant. Pour répondre aux problématiques de pression foncière et de fluctuation de la quantité d’eau usée à traiter auxquelles les collectivités peuvent être confrontées, nous cherchons à mettre au point des dispositifs plus compacts et qui permettent en parallèle de faire varier le niveau de traitement dans le temps. Pour cela, nous nous concentrons aujourd’hui sur l’étude du procédé d’aération forcée qui consiste à apporter un complément d’oxygène de façon contrôlée dans le dispositif. En maîtrisant ainsi les phases d’aération du milieu, nous pouvons intensifier, à la demande, l’activité bactérienne et donc l’activité épuratoire », précise Pascal Molle.
 

Des filtres plantés de roseaux pour traiter les eaux de pluie

Dans le cadre du projet national Adepte2, les scientifiques s’intéressent par ailleurs de près à la problématique du traitement des eaux dites de temps de pluie. Ou plus précisément : comment traiter les eaux qui s’échappent des déversoirs d’orage construits pour éviter la saturation des réseaux d’assainissement en période de pluie ? Pour y répondre, ils développent actuellement une filière spécifique de filtres plantés de roseaux qui, implantés à proximité des déversoirs, assureraient un niveau de traitement biologique adapté au niveau de pollution transportée par ces eaux. Et l’enjeu est de taille : en évitant de couteuses restructurations des réseaux d’assainissement existants, cette nouvelle filière garantirait de substantielles économies pour les collectivités. Actuellement en cours de développement, un logiciel d’aide au dimensionnement de ce nouveau type d’ouvrages devrait être mis à disposition des acteurs de l’assainissement dès 2017.
 

Filtres plantés de végétaux : un procédé florissant dans les territoires d’outre-mer
 

Depuis plusieurs années, Irstea apporte un appui technique3 aux territoires d’outre-mer pour répondre aux problématiques locales d’assainissement : croissance démographique, situation économique fragile, tourisme, enjeu environnemental… C’est notamment le cas à travers le projet national Attentive4, piloté par Irstea, qui vise à mettre au point des filtres plantés de végétaux (FPV) adaptés au contexte climatique de la Martinique et de la Guadeloupe (absence de saisons, températures tropicales…). Mais aussi à favoriser leur déploiement et une gestion autonome sur le territoire. Un projet très porteur qui a déjà conduit à l’implantation de 3 FPV et qui s’est vu attribué en 2014 le grand prix du génie écologique en gestion alternative des eaux usées et pluviales par le ministère de l’environnement !
 
À noter parmi les résultats remarquables du projet :
  • la réduction de la surface nécessaire aux dispositifs de 2 à 0.8 m2 par habitant ; des filtres plantés plus compacts ont en effet été développés sur la base des spécificités climatiques (températures élevées, absence d’hiver) qui assurent une activité biologique épuratoire intense en permanence
  • à l’issue d’une étude de 2 ans menée sur 100 plantes candidates, l’identification des 2 plantes locales les plus adaptées ; l’oiseau du paradis et le balisié remplaceront ainsi bientôt le roseau (Phragmite australis) traditionnellement utilisé.
Compilant les connaissances et les recommandations de conception des filtres plantés de végétaux en zones tropicales, un guide technique destiné aux gestionnaires et aux bureaux d’étude sera publié en 2017.
 
  1. Equivalent habitant (EH) : unité de mesure qui permet de classer les stations d’épuration selon un flux de matière organique à traiter.
  2. Projet Adepte (2013-2016), financement Onema et agences de l’eau Rhône Méditerranée Corse, Seine-Normandie, Rhin-Meuse, Adour-Garonne.
  3. Financement Onema
  4. Projet Attentive (assainissement des eaux usées adaptées au contexte tropical par traitements extensifs utilisant des végétaux), AAP 2011 Ministère de l’environnement, de l’énergie et de la mer. Projet porté par l’Office de l’eau de la Martinique et financé par l’Onema.
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