Phytoépuration, faites travailler les plantes !

Photos : Aquatiris

Le suc­cès du « tout à l’égout » a chan­gé le confort des villes. Mais le pro­blème de salu­bri­té n’a été que dépla­cé un peu plus loin, en reje­tant les eaux usées dans les fleuves. L’assainissement est ain­si deve­nu peu à peu une prio­ri­té envi­ron­ne­men­tale, trai­tée avec la créa­tion de sta­tions d’épuration, coû­teuses pour les col­lec­ti­vi­tés. L’assainissement par les plantes ou phy­toé­pu­ra­tion est une alter­na­tive inté­res­sante, à envi­sa­ger, aus­si bien pour un pro­jet de construc­tion que dans un contexte de réha­bi­li­ta­tion. C’est un sys­tème éco­lo­gique, auto­nome, esthé­tique, effi­cace et inno­vant qui pré­sente un coût équi­valent à une ins­tal­la­tion clas­sique. Découverte de ce pro­ces­sus avec la socié­té spé­cia­li­sée Aquatiris, dont les filières fonc­tionnent aus­si bien avec les toi­lettes sèches que les toi­lettes à eau.

À quoi sert l’assainissement ?

Nous pro­dui­sons tous des eaux usées, que ce soit dans la cui­sine (eaux grais­seuses), la salle de bain et le lave-linge (eaux grises) ou dans les toi­lettes à chasse d’eau (eaux vannes). Rappelons qu’avant d’assainir nos effluents, il est impor­tant de réduire les pol­lu­tions à la source : uti­li­ser des pro­duits res­pec­tueux de l’environnement, idéa­le­ment pas­ser aux toi­lettes sèches… L’assainissement a deux fonc­tions prin­ci­pales : amé­lio­rer la salu­bri­té d’une part et pro­té­ger le milieu natu­rel d’autre part.

Assainissement avec les plantes

L’assainissement dit auto­nome, usurpe bien sou­vent le terme « auto­nome » puisqu’en fait, il engendre des boues (rési­dus non solubles issus de l’activité bio­lo­gique des bac­té­ries qui épurent les eaux usées). La col­lecte et le trai­te­ment de ces boues consti­tuent un pro­blème pour les col­lec­ti­vi­tés. Toutefois, la phy­toé­pu­ra­tion, à ne pas confondre avec la tech­nique du lagu­nage, apporte une alter­na­tive éco­lo­gique inté­res­sante en pro­dui­sant, non des boues, mais du com­post, valo­ri­sable.

Jusqu’à pré­sent la réa­li­sa­tion d’un pro­jet d’assainissement avec les plantes était auto­ri­sée à titre expé­ri­men­tal par les mai­ries.

Depuis sep­tembre 2009, les Ministères de la Santé et de l’Environnement donnent la pos­si­bi­li­té à de nou­veaux sys­tèmes d’assainissement d’obtenir un agré­ment, et ce à l’issue d’un sui­vi d’analyses pen­dant une année.

Le sui­vi réa­li­sé par le CSTB sur la filière « Toilettes à eau » d’Aquatiris s’est ter­mi­né en mars 2011.

Filtres plantés pour l’assainissement individuel

La phy­toé­pu­ra­tion consiste à épu­rer les eaux usées par un pas­sage dans plu­sieurs bas­sins fil­trants suc­ces­sifs. Ces bas­sins étanches sont rem­plis par un sub­strat et plan­tés de végé­taux adap­tés.

Dans les filtres plan­tés, des condi­tions opti­males sont consti­tuées pour obte­nir une acti­vi­té bio­lo­gique maxi­male et donc de bonnes condi­tions épu­ra­toires. Peu gour­mande en sur­face cette tech­nique est autant adap­tée au petit assai­nis­se­ment col­lec­tif qu’à l’assainissement indi­vi­duel. Le pro­ces­sus de com­pos­tage trans­forme nos déchets en ter­reau, dont les pro­prié­tés sont simi­laires à celles du ter­reau fores­tier. Il n’est pas mal­odo­rant. Il est uti­li­sable au jar­din d’ornement. De plus, les eaux usées effi­ca­ce­ment épu­rées consti­tuent un poten­tiel valo­ri­sable au jar­din.

Le substrat

Le rôle de ce sub­strat est pré­pon­dé­rant dans l’épuration et per­met le déve­lop­pe­ment du végé­tal. Les sub­strats peuvent être des mas­sifs recons­ti­tués (gra­nu­lats rou­lés de rivières ou gra­nu­lats concas­sés), les mas­sifs natu­rels (si la per­méa­bi­li­té, la tex­ture, la struc­ture et l’hydromorphie du sol le per­mettent) ou en eau libre (masse d’eau en contact direct avec l’atmosphère, avec végé­taux).

Le rôle du végétal

Les plantes n’assurent pas direc­te­ment le pro­ces­sus d’épuration, c’est tou­jours le résul­tat d’une acti­vi­té bac­té­rienne, quel que soit le dis­po­si­tif d’assainissement. Les bac­té­ries se fixent sur le sub­strat com­po­sé de sables/graviers et sont nour­ries des eaux usées. Elles consomment la matière car­bo­née ain­si que des nutri­ments et de l’oxygène et rejettent du dioxyde de car­bone et de la vapeur d’eau (pro­ces­sus de res­pi­ra­tion). Le rôle des plantes est d’améliorer le sub­strat grâce à la rhi­zo­sphère (ensemble des tiges sou­ter­raines et des racines), offrant ain­si des condi­tions épu­ra­toires opti­males. Grâce à ces pro­ces­sus effi­caces et aéro­bies, les rejets en fin de filière sont inco­lores et inodores, et sont valo­ri­sables. Ceci per­met d’infiltrer les rejets tout en les valo­ri­sant. On uti­lise ici des roseaux, dont la mor­pho­lo­gie per­met une bonne prise au vent grâce aux plu­meaux en panache. Le mou­ve­ment trans­mis aux tiges des roseaux, puis aux tiges sou­ter­raines (rhi­zomes) assure ain­si un rôle méca­nique anti­col­ma­tant, qui empêche la for­ma­tion d’un bio­film.

« Les jardins d’assainissement® » d’Aquatiris

La tech­nique com­porte 3 phases, un pré-tai­te­ment (étape non néces­saire en cas de toi­lettes sèches), un trai­te­ment et un exu­toire.

Le prétraitement

Le pré­trai­te­ment consiste à sépa­rer les matières solides des matières liquides. C’est prin­ci­pa­le­ment l’utilisation de toi­lettes à eau qui impose cette phase de trai­te­ment. En phy­toé­pu­ra­tion, on sup­prime la fosse au pro­fit d’un filtre plan­té de roseaux à écou­le­ment ver­ti­cal. Les matières sont rete­nues en sur­face du filtre, tan­dis que les eaux per­colent ver­ti­ca­le­ment au tra­vers du filtre. Dans ce cas il n’y a ni fosse ni bac dégrais­seur. Le filtre ver­ti­cal est rem­pli de couches suc­ces­sives de gra­viers et de sable dont la gra­nu­lo­mé­trie favo­rise l’écoulement.

Ce type de filtre effec­tue le trai­te­ment pri­maire (pré-trai­te­ment) avec la fil­tra­tion, et le trai­te­ment secon­daire (appe­lé éga­le­ment trai­te­ment bio­lo­gique aéro­bie) avec cultures de micro-orga­nismes fixées sur les gra­nu­lats.

Il n’y a pas de pro­duc­tion de boue mais de com­post. C’est le résul­tat de la dégra­da­tion des matières orga­niques rete­nues à la sur­face des filtres plan­tés qui se dégradent len­te­ment à l’aire libre. Le com­post doit être reti­ré envi­ron tous les 10 ans, uti­li­sable au jar­din d’ornement. Il n’y a pas d’odeur. Le filtre ver­ti­cal est cloi­son­né en 2 par­ties, un seul côté est ali­men­té à la fois, d’où une manœuvre une fois par semaine pour chan­ger de côté. Le filtre ver­ti­cal est très per­for­mant : à lui seul il per­met d’atteindre des valeurs proches, voire déjà en des­sous des valeurs seuils de pol­lu­tion.

Le traitement

Le trai­te­ment s’effectue au sein des filtres plan­tés qui peuvent être assi­mi­lés à des sols recons­ti­tués dans les­quels des plantes sont ins­tal­lées.

Le trai­te­ment com­mence dans le filtre à écou­le­ment ver­ti­cal en milieu aéro­bie et se pour­suit dans le filtre plan­té à écou­le­ment hori­zon­tal. Dans ce der­nier, les eaux cir­culent hori­zon­ta­le­ment par effet pis­ton à la manière d’une nappe phréa­tique, sous la sur­face du sub­strat. De ce fait y est pré­sente une mosaïque de zones aéro­bies et anaé­ro­bies. Une dégra­da­tion lente effec­tue la fini­tion du trai­te­ment des matières orga­niques en solu­tion. Il se vide par trop plein, et est donc tou­jours rem­pli d’eau sans que celle-ci ne soit affleu­rante. De nom­breuses espèces y sont plan­tées : mas­settes, iris des marais, sali­caires, ruba­niers, scirpes, menthes aqua­tiques, plan­tains d’eau… Elles absorbent pour leur méta­bo­lisme une par­tie des nitrates et des phos­phates. Le filtre plan­té à écou­le­ment hori­zon­tal par­ti­cipe au trai­te­ment secon­daire ter­tiaire et qua­ter­naire.

La sortie : l’exutoire

En sor­tie de trai­te­ment, il faut faci­li­ter la péné­tra­tion des eaux propres dans la terre : c’est le rôle de l’exutoire. Ce pro­ces­sus de ré-infil­tra­tion de l’eau peut se réa­li­ser de dif­fé­rentes manières, et est conçu dans un sou­ci d’intégration pay­sa­gère : mare, noue ou fos­sé, et pour­quoi pas rigoles d’irrigation. C’est la phase finale d’infiltration qui joue un rôle double puisqu’en cas de plu­vio­mé­trie excep­tion­nelle, ou de sur­charges pol­luantes, l’exutoire conti­nue le trai­te­ment et contri­bue à amé­lio­rer la qua­li­té des eaux. L’exutoire est éga­le­ment plan­té d’espèces semi-aqua­tiques ou, si un plan d’irrigation est choi­si, il peut ser­vir à arro­ser gra­tui­te­ment et auto­ma­ti­que­ment un mas­sif de rosiers ou autres plantes orne­men­tales. C’est en quelque sorte la « cerise sur le gâteau » : les eaux trai­tées sont valo­ri­sables et utiles à bien des usages jar­di­niers.

La visi­bi­li­té et l’accessibilité des filières plan­tées en faci­litent le contrôle et l’entretien. Mais se pose la ques­tion, dans le cas des ins­tal­la­tions auto­nomes, des risques sani­taires liés à l’accessibilité aux effluents. Pour évi­ter le contact acci­den­tel entre l’usager et ses effluents, Aquatiris pro­pose la mise en place d’une clô­ture pour pro­té­ger l’accès à la filière ou d’une grille au-des­sus du filtre ver­ti­cal.

Les coûts

A l’installation, le coût est à peu près iden­tique à une filière filtre à sable. C’est dans le temps que la filière plan­tée est réel­le­ment éco­no­mique car véri­ta­ble­ment auto­nome (pas d’entreprise de vidange, pas de retrai­te­ment des sables à pré­voir) et d’une tenue dans le temps inéga­lée ! On peut trou­ver en Angleterre des filières datant de 60 ans et tou­jours en état de marche ! Si vous faites exé­cu­ter les tra­vaux par un entre­pre­neur spé­cia­li­sé, comp­tez envi­ron 7 000 à 10 000 € TTC sui­vant la taille de la filière, l’accessibilité du chan­tier et l’utilisation d’une pompe ou non.

La véri­table filière éco­no­mique est celle uti­li­sant les toi­lettes sèches. Dans ce cas on peut réduire le coût d’environ 4 000 à 5 000 € TTC.

Entretien

En période hiver­nale l’apport d’eau tout au long de la jour­née limite le gel. De plus s’il y a gel il est seule­ment en sur­face des filtres plan­tés : sous la sur­face la vie bac­té­rienne conti­nue. Les plantes aqua­tiques ins­tal­lées résistent très bien au gel. Pour pro­té­ger la sur­face du filtre plan­té, il est conseillé de ne fau­car­der les par­ties végé­tales sèches qu’en fin d’hiver (fin février, début mars) pour lais­ser un cou­vert végé­tal.

Pour en savoir plus lire notre article consa­cré au nou­veau filtre plan­té Carex dans le n°93