Systèmes de phytoépuration

Les systèmes de phytoépuration permettent une épuration naturelle de l’eau.

La phytoépuration est une technique d’épuration de l’eau basée sur l’utilisation de plantes aquatiques.

Ce processus se déroule naturellement dans les bassins, grâce aux plantes aquatiques et aux bactéries qui vivent en symbiose dans leurs racines.

Le même mécanisme est utilisé pour épurer l’eau des piscines naturelles, des bassins pour carpes koï et des véritables systèmes de phytoépuration des eaux usées civiles et industrielles.

L’épuration des eaux usées civiles et industrielles par phytoépuration a pour but de produire une eau exempte de polluants et d’éléments pathogènes (virus et bactéries).

Les systèmes de phytoépuration sont basés sur l’action combinée de :

• plantes aquatiques,
• bactéries vivant dans le substrat autour des rhizomes des plantes aquatiques,
• et eaux usées à traiter.

La fonction des plantes aquatiques est de créer un habitat adéquat pour le développement de la flore bactérienne.

En pratique, les plantes aquatiques captent l’oxygène de l’atmosphère et le transportent des feuilles, via la tige, jusqu’aux racines (ou rhizomes) de la plante, puis dans la rhizosphère (couche de sol dans laquelle se trouvent les rhizomes de la plante), afin de le mettre à la disposition des bactéries aérobies du substrat.

Ces bactéries qui vivent en symbiose avec les plantes ont en fait besoin d’oxygène pour vivre et réaliser leur fonction.

Leur rôle est de dégrader les polluants et les substances organiques en les transformant en substances inorganiques disponibles pour les plantes.

Les plantes, à leur tour, contribuent aussi à l’épuration car elles absorbent comme éléments nutritifs pour leur culture certaines des substances dissoutes dans l’eau et transformées par les bactéries.

En outre, les plantes ont pour fonction d’ombrager la surface du plan d’eau et donc de réguler la température des effluents (une température trop élevée peut réduire les fonctions vitales des bactéries).

Les zones du système de phytoépuration qui ne peuvent pas recevoir d’oxygène contiennent des bactéries anaérobies, qui contribuent aussi au processus d’épuration.

Un système de phytoépuration est capable d’assurer sa fonction déjà quelques mois après le début de son opération, surtout si la plantation des plantes aquatiques se fait au printemps.

Les espèces de plantes aquatiques à utiliser sont différentes selon le type de système de phytoépuration qui doit être construit.

Pour en savoir plus sur les concepts de la phytoépuration et de l’habitat aquatique équilibré, téléchargez gratuitement le “Guide pour la culture des plantes aquatiques“.

Types de systèmes de phytoépuration

Les systèmes de phytoépuration sont classés selon les caractéristiques du réservoir et le parcours des effluents à l’intérieur du réservoir :

• Phytoépuration par les systèmes en eau libre,
• Phytoépuration flottante,
• Phytoépuration par systèmes d’écoulement horizontal de subsurface,
• Phytoépuration par systèmes d’écoulement vertical de subsurface,
• Systèmes hybrides.

Phytoépuration par les systèmes en eau libre

Ce type de système est le plus simple, en fait il consiste en un réservoir étanche peu profond comme un bassin classique. Un substrat est placé au fond du réservoir dans lequel sont plantées des plantes aquatiques.

Les plantes utilisées peuvent être :

• plantes de marais (comme Pontederia cordata, Sparganium erectum, Iris pseudacorus, Schoenoplectus lacustris, Glyceria maxima Variegata, Butomus umbellatus),
• nénuphars et nuphar,
• plantes oxygénantes submergées (comme Ceratophyllum demersum, Myriophyllum spicatum, Elodea canadensis).

Ce type de système, comparé aux systèmes d’écoulement de subsurface, nécessite une plus grande surface afin d’obtenir le même pouvoir d’épuration.

Ce système n’est utilisé que pour traiter des eaux peu polluées (par exemple, comme réservoir secondaire dans un lac de carpes koï, ou comme partie d’une piscine naturelle) ou comme traitement final en amont d’un système de phytoépuration à écoulement de subsurface.

Si ce système était utilisé pour la phytoépuration d’une eau très polluée, il y aurait un problème de mauvaises odeurs et beaucoup d’algues se formeraient à la surface. Ainsi, par exemple, pour les eaux provenant des égouts ou des fermes, seul le système d’écoulement de subsurface est utilisé.

Dans cette image, vous pouvez voir un diagramme d’un système de phytoépuration de surface en eau libre. (Source : ISPRA, 2012)

Phytoépuration flottante

Parmi les systèmes de phytoépuration en eau libre, le système de phytoépuration flottante devient de plus en plus populaire. Ce système consiste à utiliser des supports flottants (une sorte de radeau) sur lesquels on place des plantes de marais (particulièrement efficaces pour la phytoépuration) qui, autrement, ne pourraient pas flotter.

Ce système est particulièrement utile pour épurer l’eau des canaux ou des rivières, où il n’est pas possible d’enraciner les plantes au fond.

Afin de construire un système de phytoépuration flottant, il faut créer une barrière flottante transversale au ruisseau, installée de part et d’autre de la rive, à l’aide d’un radeau réalisé en mode DIY ou avec les modules Tech-IA brevetés.

Un élément Tech-IA est de forme rectangulaire et pèse environ 2 kg. Il possède une grande force mécanique, une grande résistance aux agents chimiques, biologiques et climatiques et peut supporter une charge allant jusqu’à 20 kg. Chaque élément est équipé de huit grilles pour accueillir les plantes pour la phytoépuration et de six trous pour l’ancrage aux autres éléments et aux rives pour l’ancrage statique.

La barrière flottante est ancrée à la berge par des cordes et des piquets, ou au fond du plan d’eau par des poids morts, en laissant une bonne longueur de corde pour faciliter les fluctuations du niveau de l’eau pendant les périodes très pluvieuses.

Les plantes de marais à utiliser dans le système de phytoépuration flottant peuvent être par exemple Iris pseudacorus, Glyceria maxima Variegata, Carex pseudocyperus, Carex riparia, Juncus effusus.

Les racines des plantes peuvent descendre jusqu’à un mètre dans l’eau sous les modules flottants, ce qui permet de créer un filtre biologique pour lutter contre la pollution.

De plus, ce système constitue aussi un habitat intéressant pour les poissons et les oiseaux aquatiques qui peuvent trouver refuge parmi les plantes.

Phytoépuration par systèmes d’écoulement horizontal de subsurface

La phytoépuration par systèmes d’écoulement horizontal de subsurface consiste en un réservoir imperméable rempli au fond d’une couche de gravier dans lequel l’effluent s’écoule horizontalement.

De cette façon, les liquides n’entrent pas en contact avec l’air et le problème des odeurs est évité.

Les plantes sont plantées sur la couche de gravier à travers laquelle l’effluent s’écoule et donc les racines vont se développer à l’intérieur du gravier, créant des zones d’épuration aérobies, entrecoupées de zones d’épuration anaérobies.

Dans ce type de système, on utilise des plantes de marais comme Phragmites australis, Iris pseudacorus, Glyceria maxima Variegata, Carex pseudocyperus, Carex riparia, Juncus effusus, Cyperus longus.

Ce type de système est utilisé pour le traitement des eaux usées civiles et industrielles et pour le traitement des effluents agricoles.

Je rapporte ici les résultats des analyses effectuées sur une station expérimentale de phytoépuration par systèmes d’écoulement horizontal de subsurface à Lugo di Baiso (RE), en activité depuis 1996. Les plantes utilisées sont des Phramites Australis.

• Efficacité de l’élimination des substances organiques résiduaires (DBO) : 90% (60/70% en hiver),
• Efficacité de l’élimination des matières en suspension totales : 90%,
• Efficacité de l’élimination des bactéries : 90/99%,
• Efficacité de l’élimination de l’azote et du phosphore : jusqu’à 90%.

Sur cette image, vous pouvez voir le schéma d’un système de phytoépuration à écoulement horizontal de subsurface. (Source : ISPRA, 2012)

Phytoépuration par systèmes d’écoulement vertical de subsurface

Le système d’écoulement vertical de subsurface consiste à nouveau en un réservoir imperméable dans lequel les plantes sont placées sur une couche de gravier, mais les effluents sont percolés de façon intermittente depuis le haut par une pompe.

Ce système a pour avantage de faciliter la diffusion de l’oxygène au sein du substrat.

À chaque remplissage, en effet, le substrat emprisonne aussi l’air en profondeur, formant des colonies de bactéries aérobies même dans la partie la plus profonde et la moins colonisée des racines.

Dans ce type de système, on utilise des plantes de marais comme Phragmites australis, Iris pseudacorus, Glyceria maxima Variegata, Carex pseudocyperus, Carex riparia, Juncus effusus, Cyperus longus.

Ce type de système est aussi utilisé pour le traitement des eaux usées civiles et industrielles et pour le traitement des effluents agricoles.

Dans un système de phytoépuration à écoulement vertical de subsurface des eaux mixtes de la municipalité de Gorizia, en activité depuis 1995, ces valeurs ont été enregistrées :

• Efficacité de l’élimination des déchets organiques : DBO 90% et DCO 65%,
• Efficacité de l’élimination de l’ammonium : 60%,
• Efficacité de l’élimination de l’azote total : 75%,
• Efficacité de l’élimination du phosphate :90%,
• Efficacité de l’élimination des coliformes totaux et fécaux : > 99%.

Sur cette image, vous pouvez voir le schéma d’un système de phytoépuration à écoulement vertical de subsurface. (Source : ISPRA, 2012)

Phytoépuration par systems hybrides

Différents types de systèmes de phytoépuration peuvent être combinés afin d’optimiser les rendements épuratoires de certains types d’eaux usées dans des contextes industriels ou agricoles.

Par exemple, il est possible de construire plusieurs bassins de phytoépuration de subsurface en cascade, puis d’installer en aval un réservoir de surface en eau libre (tel qu’un bassin).

Domaines d’application de la phytoépuration

Avec les systèmes de phytoépuration, il est possible d’épurer :

• les bassins d’ornement avec des poissons (comme les carpes koï), des tortues ou des canards,
• les piscines naturelles ou les bassins de baignade,
• les effluents agricoles et agroalimentaires,
• les effluents agricoles provenant de la production de vin,
• les effluents agricoles contaminés par des pesticides,
• les effluents des écuries, des chenils ou des fermes d’élevage,
• les effluents des habitations civiles, de la villa individuelle au manoir entier,
• les effluents des agritourismes et des sites de camping,
• les effluents industriels,
• les effluents des établissements vinicoles et des laiteries,
• les lixiviats des mines et des décharges,
• les dérivations des ruisseaux eutrophisés.

En l’absence de réseau d’assainissement public, les eaux usées domestiques peuvent alors être épurées par un système de phytoépuration. Bien évidemment, les eaux usées doivent être séparées au préalable par une fosse IMHOFF ou une fosse septique.

Avantages de la phytoépuration

Les avantages de l’utilisation de la phytoépuration comprennent :

• Réduction des coûts du système,
• Absence de consommation d’énergie,
• Fonctionnement et entretien réduits, réalisables même par du personnel non spécialisé,
• Économie de kilomètres de tuyaux pour le raccordement aux égouts,
• Possibilité de réutiliser l’eau sortante là où l’eau potable n’est pas nécessaire (citerne de toilette, irrigation, etc…),
• Économie d’électricité par rapport aux systèmes d’épuration normaux,
• Longue durabilité.

L’utilisation des systèmes de phytoépuration aujourd’hui

Des dizaines de milliers de systèmes de phytoépuration sont actuellement en service en Europe, la plupart d’entre eux étant situés dans les pays nordiques où ils sont utilisés depuis de nombreuses années pour réduire la pollution provenant de petits et moyens utilisateurs.

En Europe et en Italie, les systèmes à écoulement horizontal et vertical de subsurface sont les plus utilisés (plus de 75%), principalement pour le traitement secondaire des eaux usées domestiques et civiles.

Les systèmes à écoulement de subsurface sont les plus utilisés dans nos territoires pour ces raisons :

• intégration environnementale facile dans les zones urbaines et/ou périurbaines,
• efficacité d’épuration élevée, même pendant les mois d’hiver,
• plus grande facilité d’utilisation et d’entretien,
• absence de problèmes liés à l’apparition de mauvaises odeurs et à la présence d’insectes,
• meilleur rapport entre la surface nécessaire et l’efficacité du traitement.

L’utilisation des systèmes de phytoépuration pour le traitement des eaux usées est en forte augmentation ces dernières années, et nous sommes encore plus optimistes pour le futur !

Si vous voulez installer un système de phytoépuration, nous pouvons vous fournir les revêtements étanches et les plantes les mieux adaptés à votre cas spécifique.

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