Introduction

Tout d’abord, il faut savoir qu’en France nous ne pouvons pas rejeter nos eaux usées dans la

nature sans qu’elles n’aient été préalablement traitées, c’est pourquoi celles-ci doivent

passer par un système d ’assainissement. Cependant ils existent plusieurs systèmes

d’assainissement différents et lorsque l’on habite une maison, nous avons donc deux cas

possibles:

Soit nous dépendons d’un système d’assainissement collectif mis en place par la

commune et on est obligé de s’y raccorder. Ce système est appelé le tout-à-l’égout et

les eaux usées sont dirigées vers une station d’épuration qui va se charger de traiter

les eaux usées;

Soit nous habitons dans une zone où la commune ne peut pas nous raccorder au tout-

à-l’égout et on est obligé de réaliser son propre système d’assainissement, ce cas

touche environ 10% de la population française. Le plus souvent, la solution retenue

est la fosse septique mais il existe une alternative, vous l’avez sans doute deviné :

c’est la phytoépuration.

Définition

   Étymologie : le mot phytoépuration est composé de :

phytón => grec ancien => signifie « végétal »

espurer => ancien français => signifie « purger », « purifier »

   Définition : La phytoépuration est le nom donné à un système d’assainissement

écologique qui utilise le pouvoir épurateur des plantes pour traiter les eaux usées. Ce

système d’assainissement écologique rassemble un ensemble de techniques, chacune

mettant à profit des processus naturels d’une combinaison végétaux/sol/microorganismes,

dans un système créé artificiellement pour le traitement des eaux usées.

Historique

   La phytoépuration est le résultat de la diversification des techniques de « marais

artificiels », qui sont des systèmes plantés d’espèces aquatiques pour le traitement

des eaux usées.

  C’est la chercheuse allemande Dr Käthe Seidel, qui a permis l’émergence des

techniques de « marais artificiels » dans les années 1950-1960. Avant elle, les experts

pensaient que les plantes aquatiques ne pouvaient pas vivre dans les eaux polluées,

ainsi la capacité des plantes pour éliminer des substances toxiques dans les eaux

usées n’a pas été révélée. A cette époque, les ingénieurs éradiquaient

systématiquement les plantes apparues dans les sites de traitement. Grâce aux travaux

du docteur Seidel, la capacité d’auto-épuration des écosystèmes naturels a commencé

à être reconnue.

L’idée du traitement des eaux usées par phytoépuration a donc commencé à prendre

de l’ampleur en Allemagne dans les années 1950-1960. En 1972, la première station

de phytoépuration a donc vu le jour à Othfresen en Allemagne (sur une surface de

22.5 hectares), d’autres ont ensuite suivi en Europe et en Amérique du Nord.

Apparue en France en 1980, la phytoépuration a vu son développement s’accélérer

depuis une quinzaine d’années.

Le modèle de phytoépuration le plus répandu avec filtre vertical + filtre horizontal a

été officiellement agréé le 20 décembre 2011.

L’objet de la phytoépuration :

Pourquoi traiter les eaux usées ?

  Définition : Les eaux usées sont des eaux altérées par les activités humaines à la suite d’un

usage domestique, industriel, artisanal, agricole ou autre. Ce sont des eaux qui sont de

nature à polluer les milieux dans lesquels elles seront déversées.

La dépollution des eaux usées est devenue un impératif pour notre société moderne.

En effet, le développement des activités humaines s’accompagne inévitablement

d’une production croissante de rejets polluants. L’assainissement des eaux usées

répond à deux préoccupations essentielles : préserver la santé humaine et préserver

l’environnement. À l’échelle mondiale, le traitement des eaux usées constitue le

premier enjeu de santé publique : plus de 4 000 enfants de moins de 5 ans meurent

chaque jour de diarrhées liées à l’absence de traitement des eaux et au manque

d’hygiène induit.

Dans une maison, les eaux usées proviennent principalement de la cuisine et de la

salle de bain, elles sont appelées eaux grises ou eaux ménagères. Il existe aussi des

eaux usées appelées eaux vannes qui proviennent des toilettes.

Les principaux constituants néfastes des eaux usées sont les nitrates (NO3) et les

phosphates (PO4), mais les eaux usées contiennent aussi des métaux lourds, des PCB

(polychlorydebiphényl), des hydrocarbures et parfois des médicaments.

Les procédures pour installer une phytoépuration

   Avant toute autre démarche, il faudra prendre contact avec un bureau d’étude qui évaluera

les caractéristiques de votre terrain afin de déterminer s’il est possible ou non de réaliser ce

type d’installation, puis qui vous proposera l’installation qui convient le mieux à votre

terrain . Ensuite vous devrez retirer auprès de votre commune une déclaration d’installation

de dispositif d’assainissement autonome. Dans ce dossier, vous devez expliquer les

caractéristiques de votre terrain, ainsi que les principes du système d’épuration que vous

avez choisi. La réglementation précise que les installations ne doivent pas représenter de

risques de contamination ou de pollution des eaux et que l’assainissement doit être installé

par une entreprise spécialisée. Vous devez faire votre demande de permis auprès de votre

mairie, qui transmettra votre dossier au Service Public d’Assainissement Non Collectif

(SPANC). Le SPANC étudie le dossier afin de savoir s’il est correct et transmet son avis

positif ou négatif à votre maire. C’est le maire au final qui donne son autorisation et qui a le

dernier mot. Une fois l’autorisation donnée vous pouvez commencer les travaux.

Le fonctionnement du système et ses variantes

Composition des différents filtres

Le filtre à écoulement vertical:

Le filtre à écoulement horizontal :

Le parcours des eaux usées

Après avoir été produites d’une quelconque manière dans la maison, les eaux usées sont

dirigées vers le 1er bassin de la phytoépuration qui est appelé « filtre à écoulement

vertical ». Les eaux usées y percolent verticalement, tandis que les matières plus solides

sont retenues en surface. Le traitement des eaux usées se poursuit dans le « filtre à

écoulement horizontal ». Les eaux y circulent horizontalement par effet piston sous la

surface du substrat sablo-graveleux. Le bassin se vide par trop plein, et est donc toujours

rempli d’eau mais sans jamais laisser apparaître de liquide en surface. On peut choisir de

nombreuses espèces à y planter : massettes, iris des marais, salicaires, rubaniers, scirpes,

menthes aquatiques, plantains d’eau… Lorsque l’eau sort de ce bassin, le traitement est

terminé et les eaux sont envoyées dans un bassin de stockage qui peut être un étang par

exemple.

Les plantes utilisées

Réalisation d’un système miniature

Protocole: Réalisation des eaux usées

Nous avons voulu recréer des eaux usées semblables à celles rejetées par un foyer, pour

500mL d’eau nous avons utilisé:

Protocole: Mise en place des bassins

Pour le 1er bassin, on verse une couche de graviers fins puis on la recouvre d’une

couche de sable et on y plante un roseau au milieu.

Pour le 2nd bassin, on verse des graviers fins sur toute la surface, puis on y plante les

macrophytes (ici des joncs). On ajoute ensuite de la terre pour recouvrir les racines

des plantes.

On perfore chaque bassin afin de permettre à l’eau de circuler d’un bassin à l’autre.

Enfin on ajoute un dernier bassin à la fin pour stocker les eaux usées à la sortie des

filtres.

Réalisation de l’expérience:

On verse les eaux usées dans le 1er bassin puis il suffit d’attendre, le système fonctionne

tout seul.

Résultats visuels:

On obtient deux premiers résultats visuels, le filtre à écoulement vertical a retenu en surface

les morceaux de plastiques contenus dans les eaux usées et les prélèvements effectués

quotidiennement sur l’eau en sortie de filtre mettent en évidence le mécanisme épurateur du

système avec une évolution de la couleur de l’eau.

Résultats prélèvements:

Nous avions fait l’acquisition de bandelettes afin de pouvoir mesurer les taux de nitrates,

nitrites, chlore et le pH.

Test de l’eau usées avant traitement:

Test de l’eau usées après traitement:

Norme de l’eau pour qu’elle soit jugée propre à être rejetée dans la nature:

Notre système miniature met donc bien en évidence le pouvoir épurateur des plantes à

travers la phytoépuration, comme le montre les résultats que nous avons obtenus, et ce peu

importe la taille du système.

Explication du fonctionnement

L’agencement des filtres

Généralement une station comporte plusieurs bassins à écoulement vertical disposés en

« parallèle » convergeant dans un unique bassin à écoulement horizontal. Le but étant de

faire fonctionner les bassins verticaux par intermittence. Une phase de travail avec

nitrification et filtration, suivi d’une phase de repos avec aération de la rhizosphère. Tout

ceci pour optimiser les conditions aérobies au sein de ces bassins. On dit qu’ils fonctionnent

par bâchées successives d’eau brute. Alors que le bassin à écoulement horizontal est

maintenu à saturation d’eau pour favoriser l’action des bactéries anaérobies de

dénitrification.

Grâce à quels procédés l’eau est-elle épurée ?

Les plantes sont indispensables à la phytoépuration mais ce ne sont pas elles qui font le

travail épurateur, ce sont les bactéries qui se développent dans leur rhizomes (racines

souterraines). Ces bactéries faisant le travail de dépollution de l’eau s’implantent

naturellement dans les filtres plantés, on ne les ajoute pas puisque ce sont des bactéries qui

vivent dans l’environnement immédiat des plantes semi-aquatiques. Ces bactéries se

développent naturellement sur les grains de sable et surtout sur les racines des roseaux car

les roseaux relarguent de l’oxygène et du sucre au niveau de leurs racines, ce qui rend le

milieu très propice au développement des bactéries. C’est pourquoi une phytoépuration ne

pourrait être effective si elle n’utilisait pas de plantes

Les bactéries qui dégradent les matières organiques sont des bactéries aérobiques, ce qui

signifie qu’elles ont besoin d’oxygène pour se développer, on les retrouve donc dans le filtre

à écoulement vertical. Toutes les bactéries peuvent dégrader la matière organique carbonée,

il n’y a pas de souche précise qui fasse le travail. En effet, le carbone est la source de

nourriture de toutes les bactéries.

Par contre, pour l’azote, c’est un peu différent. Pour éliminer l’azote des eaux usées, il faut

déjà nitrifier l’azote, c’est-à-dire transformer les NH4+ en NO3- . Cette étape se fait en

aérobie et les bactéries capables de faire de la nitrification sont : Nitrosomas et Nitrobacter.

Ensuite, le NO3- doit être éliminé de l’eau en étant converti en N2 qui va repartir dans

l’atmosphère, c’est ce qu’on appelle la dénitrification. Cette étape doit être faite en

anaérobie, c’est-à-dire dans un milieu où l’oxygène manque, donc dans le filtre à

écoulement horizontal. Les bactéries vont alors utiliser les atomes d’oxygène qui se trouvent

dans les molécules de NO3- (nitrates) pour respirer. Les bactéries responsables de ce

phénomène sont : Pseudomonas.

Le cycle de l’azote

On voit ici un schéma complet du cycle de l’azote, dans le cas de la phytoépuration,

les étapes qui vont nous intéresser sont la nitrification (passage de NH4+ à NO2- , puis

finalement à NO3-) et la dénitrification (passage de NO3- à N2). On peut écrire des couples

redox pour chaque transformation:

La nitrification:

La dénitrification:

Définition: Une réaction d’oxydoréduction ou réaction redox est une réaction chimique au

cours de laquelle se produit un échange d’électrons. L’espèce chimique qui capte les

électrons est appelée « oxydant » ; celle qui les cède: « réducteur ». D’où le terme couple

CONCLUSION

Comparaison avec une fosse septique

Comme on a pu le voir précédemment, la phytoépuration est encore très peu développée par

rapport aux fosses septiques, pourtant quand on compare les deux systèmes on se rend

compte que choisir la phytoépuration est avantageux sur bien des points. Alors pourquoi ne

pas y avoir recours vous aussi ?

Bibliographie

http://www.terrevivante.org/497-une-solution-alternative-la-phytoepuration.htm

http://www.consoglobe.com/phytoepuration-une-solution-d%E2%80%99epuration-

individuelle-naturelle-cg

http://www.arehn.asso.fr/publications/cpa/cpa26.pdf

http://hmf.enseeiht.fr/travaux/CD0910/bei/beiere/groupe1/node/103#_Avantages_/_inconv

%C3%A9nients

http://www.hydrorestore.fr/la-phytoepuration.html

https://www.youtube.com/watch?v=MNuOyiHol4s

https://www.youtube.com/watch?v=h26lfDn1hJA

http://hopineo.org/phytoepuration/

http://www.aquatiris.fr/fr/La-phytoepuration-en-questions.aspx

http://fil.sislerhightechnology.com/?page_id=622

http://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_de_l%27azote