Des filtres plantés de roseaux pour traiter les rejets urbains des temps de pluie

Les eaux rejetées en milieu urbain par temps de pluie constituent une préoccupation grandissante en raison de la pollution supplémentaire qu’elles représentent. Expert historique des procédés d’épuration à base de filtres plantés de végétaux, Irstea contribue, à travers le projet Adepte, à la mise en place d’une filière optimisée et opérationnelle pour le traitement de ces eaux urbaines de temps de pluie. Une option efficace et économe qui intéresse déjà les collectivités.

Par temps de pluie, les rejets urbains s’intensifient. Chargés de substances issues des retombées atmosphériques, du lessivage des toitures et des surfaces imperméabilisées, ils contribuent à accentuer la pollution des cours d’eau et des milieux aquatiques dans lesquels ils se retrouvent. Ces rejets proviennent des réseaux dédiés à la collecte des eaux pluviales, des débordements ou « surverses » des déversoirs d’orage construits pour éviter, en période de pluie, la saturation des réseaux d’assainissement unitaires (collecte simultanée des eaux usées et pluviales) ou encore des stations d’épuration.

Au fil des années, cette source de pollution liée aux pluies est devenue de plus en plus prégnante, au point qu’une réglementation impose aujourd’hui de limiter le rejet d’eaux pluviales mélangées aux eaux usées sans les avoir traitées. « Cette évolution de la réglementation impose de nouvelles contraintes aux collectivités en termes de gestion des rejets urbains. Outre une nécessaire réduction, à la source, des entrées d’eaux pluviales dans les réseaux d’assainissement, les solutions consistent soit à augmenter la taille du réseau existant, une restructuration très couteuse, soit à mettre en place des systèmes de traitement à différents endroits du réseau pour permettre un traitement en ligne des surverses des déversoirs d’orage, une option qui présente un rapport coût-bénéfice particulièrement intéressant si on utilise des systèmes extensifs1 », précise Pascal Molle, ingénieur de recherche spécialiste des filtres plantés de végétaux à Irstea.

Pour répondre à ces enjeux à la fois environnementaux et économiques, des spécialistes des filtres plantés de roseaux (FPR) et notamment Irstea (à l’origine de la filière déployée en France pour traiter les eaux usées domestiques) se sont lancés dans la conception d’une filière spécifique de FPR, adaptée au traitement des eaux urbaines de temps de pluie.

Bon à savoir

Les filtres plantés de roseaux consistent d’une manière générale à faire circuler les eaux à traiter à travers une couche de matériau filtrant (graviers, sable) dans laquelle se développent des bactéries, la biomasse épuratrice, et des végétaux.

Des expérimentations au dispositif à taille réelle

Ainsi, lors du projet Segteup2 coordonné par Irstea, des expérimentations sur pilotes ont permis de comparer différentes structures de FPR et de mettre au point le dispositif optimal pour traiter les eaux de surverses de déversoirs d’orage. Un prototype grandeur nature a alors été élaboré et implanté en 2012 (à Marcy l’Etoile près de Lyon) afin d’évaluer les performances du procédé en conditions réelles (charges polluantes, maintenance, acceptation des riverains…). Dans le prolongement de ces travaux, le projet Adepte3 a été entrepris par un consortium de partenaires investis dans la démarche (scientifiques, sociétés privées, collectivités). Son but : élaborer, à partir des connaissances scientifiques du fonctionnement de ces FPR de temps de pluie, des recommandations pour leur conception, leur dimensionnement et leur gestion, de manière à les adapter à la variabilité des conditions géographiques et climatiques. « Par le suivi du prototype développé dans le cadre du projet Segteup et de trois sites de FPR existants dédiés au traitement des eaux pluviales, nous avons pu d’une part évaluer les performances in situ de ces procédés vis-à-vis des polluants majeurs et leur capacité à garantir les seuils imposés par la réglementation, et d’autre part établir des règles claires de fonctionnement de ces ouvrages », précise Pascal Molle.

Une filière désormais optimisée jusqu’au dimensionnement des ouvrages

Aujourd’hui achevé, le projet Adepte livre plusieurs résultats marquants. Du point de vue des performances du traitement, il a permis de mettre en évidence la capacité de la filière à garantir des seuils satisfaisants de concentration des paramètres majeurs (DCO, DBO5, matières en suspension, NK4) ; mais aussi son efficacité contre certains micropolluants (particulaires et/ou biodégradables, comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques, certains métaux ou les glyphosates). Du point de vue de l’impact environnemental, la réalisation d’études d’analyses du cycle de vie (ACV) a permis d’identifier des éléments de conception majeurs (consommation d’énergie, ressources épuisables, écotoxicologie…) à prendre en compte pour limiter l’impact environnemental de la filière.

Et point d’orgue du projet : un logiciel capable de simuler à la fois les processus hydrauliques et épuratoires a été conçu pour optimiser le dimensionnement des ouvrages. « Concrètement, en entrant des chroniques de déversements recueillies sur plusieurs années sur un réseau donné, le logiciel fournira à l’opérateur des paramètres optimisés de conception de l’ouvrage, comme les surfaces de filtres nécessaires, les types de matériaux à mettre en œuvre ou encore le volume de stockage d’eau à prévoir », explique Pascal Molle. Destiné à accompagner les professionnels de l’assainissement et les collectivités dans la mise en place et la gestion de ces ouvrages, le logiciel d’aide au dimensionnement sera mis en application dès 2018. Les experts d’Irstea impliqués dans le projet sont en effet d’ores et déjà sollicités par plusieurs collectivités, comme le département de la Dordogne qui souhaite étudier la faisabilité de ces ouvrages sur l’ensemble de son territoire…

Fiche d’identité du projet

Nom : Aide au dimensionnement pour la gestion des eaux pluviales par traitement extensif

Dates : 2013-2017

Partenaires : Irstea Lyon, Cerema (partenaires scientifiques) ; Syntea, Megao informatique (sociétés privées) ; Union des Marais de la Charente-Maritime, Syndicat de l’Orge, Essonne (collectivités).

Financement* : AFB, Agences de l’eau : Rhône-Méditerranée-Corse, Seine-Normandie, Rhin-Meuse, Adour-Garonne.

*Projet issu de l’appel d’offre Projets innovants dans le domaine de l’ingénierie écologique dans le cadre de la stratégie nationale pour la biodiversité 2011-2020 du Ministère de l’écologie, du développement durable et de l’énergie.

En savoir plus


1- Technique de traitement pouvant fonctionner sans énergie ou réactifs, et s’approchant d’un équilibre naturel.
2- Systèmes extensifs pour la gestion et le traitement des eaux urbaines de temps de pluie. Projet ANR (2009-2013).
3- Aide au dimensionnement pour la gestion des eaux pluviales par traitement extensif.
4- Somme de l’azote organique et ammoniacal contenu dans l’eau.