Les filtres plantés de roseaux en assainissement: de la compréhension des mécanismes vers l'optimisation des procédés et la diversification des domaines d'application. Subsurface flow constructed wetlands: from mechanism studies to process optimisation and field of application diversification Molle, P. Type de document HDR Langue Français Affiliation de l'auteur IRSTEA LYON UR MALY FRA Année 2015 Résumé / Abstract L'usage des végétaux aquatiques dans les filières de traitement des eaux provient de l'observation du rôle des zones humides naturelles dans la préservation de la qualité des milieux aquatiques. En France l'expérience a démarré en 1978. Depuis les premières réalisations jusqu'au début des années 2000 la filière a été évaluée principalement par des bilans 24 h à chaque étape de traitement. Si cette méthode considère les systèmes comme une boîte noire et ne donne pas accès à la quantification des mécanismes impliqués au sein du système, elle a permis néanmoins de poser les premières règles de dimensionnement.
Nous avons, pour différents matériaux spécifiques, expliqué leur comportement vis-à-vis de la rétention du phosphore et mis en avant leur adéquation ou non-adéquation avec une utilisation dans ces filières extensives. A partir de tests en batch, réacteurs ouverts, ainsi que d`observations par microscopie électronique, nous avons mis en avant la forte potentialité fixatrice des apatites et discuté un éventuel dimensionnement d'une filière déphosphatante. A partir des connaissances issues de l`hydrodynamique des sols en milieu insaturé, l'étude des limites hydrauliques des filtres plantés à écoulement vertical a fait ressortir la robustesse de la filière à accepter les surcharges. Par l'intermédiaire d'expérimentations à l'échelle pilote et en taille réelle, et en suivant les différents flux (débits, polluants, vitesses d'infiltration, profils tensiométriques), de nouvelles limites ont été proposées avec les règles de conception et de gestion qui s'accompagnent suivant la hauteur de dépôt sur les filtres.
Les axes de développement sont liés soit à l'amélioration des performances (niveaux de rejet plus stricts, optimisation de l'emprise au sol, du coût …) soit au développement de nouveaux domaines d'application (eaux urbaines de temps pluie, matières de vidange …). La difficulté, à l'instar de tout procédé biologique, réside dans le fait que les filtres plantés sont des écosystèmes complexes qu'il n'est pas possible d'étudier par le biais d'une seule discipline. L'hydraulique, la chimie, la microbiologie, la physiologie végétale, sont autant de domaines scientifiques qu'il convient de prendre en compte pour comprendre les mécanismes et équilibres qui gèrent ces systèmes. L'objectif était de faire évoluer la recherche d'une analyse pragmatique des systèmes (de type essais-erreurs), vers une approche déterministe pour préciser les mécanismes ainsi qu'une approche mécaniste par la création de modèles dynamiques complexes. Le rapport montre comment les recherches menées ont permis de faire évoluer la filière pour répondre à des problématiques non maîtrisées jusqu'alors (réseau unitaire, azote, phosphore, association de procédés, réduction de l'emprise au sol, traitement des boues et matières de vidange, traitement des rejets urbains de temps de pluie…).
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