Les filtres plantés de roseaux en assainissement : de la compréhension des mécanismes vers l’optimisation des procédés et la diversification des domaines d’application.

L’usage des vegetaux aquatiques dans les filieres de traitement des eaux provient de l’observation du role des zones humides naturelles dans la preservation de la qualite des milieux aquatiques. En France l’experience a demarre en 1978. Depuis les premieres realisations jusqu’au debut des annees 2000 la filiere a ete evaluee principalement par des bilans 24 h a chaque etape de traitement. Si cette methode considere les systemes comme une boite noire et ne donne pas acces a la quantification des mecanismes impliques au sein du systeme, elle a permis neanmoins de poser les premieres regles de dimensionnement. Cette approche pragmatique a permis de fiabiliser le dimensionnement et de credibiliser la filiere classique. Cependant, certaines questions restaient en suspens comme le comportement des filtres dans des conditions extremes (limites hydrauliques, limites organiques) et la necessaire evolution de la filiere pour l’amelioration des performances (denitrification, phosphore …). De meme, le succes de la filiere a genere des interets a associer les filtres a d’autres systemes de traitement (lagunage naturel, lits bacteriens, disque biologiques …) ou de developper la filiere pour d’autres types d’applications comme le traitement des boues ou les surverses de deversoir d’orage. Mon activite de recherche a repose sur l’objectif de developper et d’encadrer le developpement des systemes extensifs de traitement des eaux et des boues d’epuration. La demarche mise en ½uvre associe differents niveaux. Un niveau structurel (comment organiser la recherche et l’appui technique face a une demande tres forte) ainsi qu’un niveau scientifique (quelles methodologies developper pour lever les verrous scientifiques). Les axes de developpement sont lies soit a l’amelioration des performances (niveaux de rejet plus stricts, optimisation de l’emprise au sol, du cout …) soit au developpement de nouveaux domaines d’application (eaux urbaines de temps pluie, matieres de vidange …). La difficulte, a l’instar de tout procede biologique, reside dans le fait que les filtres plantes sont des ecosystemes complexes qu’il n’est pas possible d’etudier par le biais d’une seule discipline. L’hydraulique, la chimie, la microbiologie, la physiologie vegetale, sont autant de domaines scientifiques qu’il convient de prendre en compte pour comprendre les mecanismes et equilibres qui gerent ces systemes. L’objectif etait de faire evoluer la recherche d’une analyse pragmatique des systemes (de type essais-erreurs), vers une approche deterministe pour preciser les mecanismes ainsi qu’une approche mecaniste par la creation de modeles dynamiques complexes. Le rapport montre comment les recherches menees ont permis de faire evoluer la filiere pour repondre a des problematiques non maitrisees jusqu’alors (reseau unitaire, azote, phosphore, association de procedes, reduction de l’emprise au sol, traitement des boues et matieres de vidange, traitement des rejets urbains de temps de pluie…). Pour cela, une forte evolution des approches de recherche a ete necessaire pour etudier plus finement les mecanismes hydrauliques, chimiques et biologiques des ouvrages de traitement. Cette approche fait intervenir la modelisation mecaniste et le transfert de ces connaissances via des outils d’aide au dimensionnement des ouvrages pour l’ingenierie. Les pistes futures sont presentees aussi bien sur les problematiques operationnelles a court terme pour les eaux usees domestiques (Intensification des filieres pour le traitement des eaux usees domestiques, usage de materiaux alternatifs, problematique du colmatage …) les eaux pluviales et les boues que, a moyens et longs termes, des champs d’application nouveaux pour l’application dans les pays du sud ou s’adapter a l’evolution de la gestion des eaux dans la ville. Ces problematiques operationnelles sont a associer avec des problematiques scientifiques pour mieux comprendre les mecanismes impliques (dynamique de la matiere organique, transferts d’oxygene …) et integrer ces connaissances des differents processus dans la modelisation mecaniste. Pour cela de nouveaux outils seront a utiliser comme par exemple ceux issus de la biologie moleculaire.