Un filtre planté de roseaux nouvelle génération pour traiter vos eaux souillées

Un filtre planté de roseaux avec recyclage,  relié avec un bassin  tampon et de sédimentation ou un filtre à paille  vous permettront de  traiter vos effluents liquides peu chargés.

Le 24 janvier 2007, après une période d'étude  par l'institut de l'élevage, le CEMAGREF, et les chambres  d'agriculture, une nouvelle filière de traitement des eaux peu chargées à  été validé: le filtre planté de roseaux à un étage avec recyclage  (FPRR). Il est utilisé en traitement secondaire après un filtre à paille  (FAP) ou un bassin tampon et de sédimentation (BTS). Le traitement  tertiaire peut-être un épandage sur prairie, des massifs filtrants  végétalisés, ou des bosquets épurateurs.  Ce filtre est inspiré des filtres plantés de  roseaux utilisés par nos collectivités, comme dans le Laonnois ou le sud  de l'Aisne, pour traiter les eaux usées domestiques. Trois exemplaires agricoles existent actuellement en France.  

Que peut-on traiter ?

Le filtre planté de roseaux à 1 étage avec recyclage (FPRR) permet de traiter :  

• Les lixiviats (purin dilué des fumières découvertes)
• Les eaux brunes (aire d'exercice extérieure et aire de raclage découvertes des déjections).
• Les eaux blanches issues du lavage du matériel de traite et de fromagerie
• L'ensemble des eaux vertes (quais de traite et aire d'attente).
• Les effluents domestiques, après passage  dans une fosse toutes eaux spécifique et sous réserve de l'accord des  autorités sanitaires.

Il ne permet pas de traiter :  

• Le lisier (bouses de l'aire d'attente, raclage des aires d'exercice).
• Le purin de fumière couverte.
• Le lait non commercialisable et le lactosérum.
• Les jus de silo.

Un fonctionnement simple : décantation, filtre planté de roseaux, épandage

Cette filière permet de traiter la charge azotée et carbonée des effluents.  Le filtre planté de roseaux avec recyclage  (FPRR) permet la nitrification de l'azote ammoniacal par traitement  biologique aérobie. Le BTS ou les 2 petites fosses situées après  le FAP permettent une dénitrification en condition anaérobie et en  présence de carbone.

• Le traitement primaire est  réalisé soit par un filtre à paille (FAP) si le dénivelé est suffisant  avec 2 petites fosses (3 à 6m3 selon la taille du filtre), soit par un  bassin tampon et de sédimentation (BTS). Le but de cette première étape  est principalement de piéger les matières grossières, mais également de  neutraliser le pH de l'effluent, de traiter partiellement l'effluent, de  stocker les boues, et d'assurer un tampon hydraulique en cas de forte  pluie (orage notamment).
• Le traitement secondaire consiste à poursuivre le traitement grâce au FPRR.
  • Ce filtre est séparé en trois parties, qui  sont alimentés alternativement par une pompe une semaine sur 3 par des  bâchées provoquant une hauteur d'eau de 3 cm sur le filtre. Il y a donc  en permanence un filtre alimenté et 2 filtres sans apport d'eau. Ils  sont remplis de gravier, comportent un système d'aération et des  roseaux.
  • A la sortie du filtre, un regard de  répartition envoi 20% de l'effluent traité vers le traitement tertiaire  et 80% vers le BTS ou vers 2 fosses situées en aval du filtre à paille  via le caniveau entourant ce dernier. Si un FAP est utilisé, l'effluent  prétraité doit impérativement être envoyé dans son caniveau et non dans  le FAP pour ne pas colmater celui ci.
• Le traitement tertiaire est réalisé  par épandage sur une surface enherbée restreinte (voir l'Agriculteur de  l'Aisne du 14 09 2007), ou des massifs filtrants végétalisés, ou des  bosquets épurateurs (de prochains articles présenteront ces systèmes de  traitement). Pour ces deux dernières filières le sol doit être perméable  en surface et peu perméable en profondeur. Les massifs filtrants  végétalisés sont constitués d'une plantation de roseaux entourée d'une  haie d'eucalyptus. Les bosquets épurateurs sont des bandes de prairies  bordées de haie bocagère et de fossés.

Contrainte d'implantation : une zone proche des bâtiments et accessible

• La filière de traitement doit être  installée à proximité des bâtiments pour en faciliter la surveillance et  la maintenance, et limiter la longueur de tuyaux.
• Il est préférable que l'ensemble des différentes parties soit implanté de façon compacte pour en limiter l'emprise.
• L'accès au traitement primaire (BTS ou FAP) doit être aisé pour permettre une vidange facile.
• Les terrains vaseux ou sablonneux sont proscrits en raison de leur manque de stabilité.
• Evitez dans la mesure du possible la  proximité d'arbres à feuilles caduques pour ne pas avoir une  accumulation de feuilles sur les filtres.
• La perméabilité du sol, la nature de sa  couverture, sa surface disponible à proximité du corps de ferme,  détermineront le type de traitement tertiaire possible.
• Les systèmes de traitement font partie des  annexes des bâtiments d'élevage. A ce titre, ils doivent être implantés à  distance réglementaire des tiers et des cours d'eau.
• Seul le BTS peut dans certains cas êtres générateurs d'odeurs.

Un entretien limité mais à ne pas négliger

• Une fois par semaine à jour fixe: alternez  l'alimentation des filtres, vérifiez que le regard de répartition n'est  pas bouché et nettoyez si besoin ses parois. En cas de nécessité  désherbez manuellement la surface des filtres (besoin plus important  avant que les roseaux soient bien développés). Contrôlez la répartition  de l'effluent.
• Une fois par mois: dévissez les bouchons amovibles des tuyaux de répartition pour qu'ils ne se bouchent pas.
• Une à deux fois par an: Videz le BTS 2 fois  par an ou curez le FAP (en fin d'été). Fauchez à 30 cm de hauteur à  l'automne et enlevez les roseaux fauchés au printemps. Fauchez l'herbe  des abords pour les maintenir propre.
• Juste après la réalisation du filtre: assurez-vous que la surface reste plane pour une bonne répartition de l'effluent.
• Entretien du traitement tertiaire.
  • Au bout de 5 à 10 ans: éclaircissez les  roseaux. Les rhizomes doivent êtres broyés avant épandage en saison  sèche pour éviter leur prolifération.
  • Au bout de 10 à 15 ans: il est probable, au  vu de l'expérience des stations d'épurations, qu'il faille changer les  20 cm de la couche superficielle de gravier.

Construction : BTS ou filtre à paille, un filtre planté de roseaux, et un système d'épandage

Traitement primaire : Bassin tampon et de sédimentation (BTS) ou filtre à paille (FAP).  

• Vous avez le choix de réaliser BTS ou un  FAP. Pour cela, référez-vous à l'article de l'agriculteur de l'Aisne du  14/09/2007, pages 22 et 23.
• Adaptation spécifique du BTS relié à un filtre planté de roseaux:
  • Zone d'admission avec un tuyau de 200mm  disposé horizontalement sur toute la largeur du BTS, avec des fentes de  15 à 30 mm de largeur orientées contre la paroi.
  • Le tuyau de 60mm d'évacuation vers le compartiment de pompage doit avoir une réduction à 20/30mm.
  • Le tuyau de surverse niveau haut de 160/200mm relie directement le traitement tertiaire.
• Adaptation spécifique du FAP relié à un filtre planté de roseaux:
  • Le FAP réalisé avec un filtre planté de  roseaux à la particularité d'être accompagné en aval par 2 petites  fosses. La première sert au piégeage des boues qui sont particulièrement  fines avec un filtre planté de roseaux, et la seconde pour la pompe.  Leurs tailles dépendront du volume de la bâchée nécessaire pour obtenir  une hauteur de lame d'eau sur le filtre planté de roseaux de 3 cm (2 à 5  cm).

• les entrées et sorties de ces fosses sont  munies de coude plongeant pour limiter leur aération. Elles fonctionnent  en effet en anaérobiose.
• Le débit de la pompe de relevage à la  sortie de la deuxième fosse après le filtre à paille ou à la sortie du  BTS, qui envoie l'effluent vers le filtre à roseaux doit avoir un débit  réel minimum de 0,6 m3 par m² (d'un des 3 filtres) par heure.

Traitement secondaire :

• Un regard, éventuellement protégé du gel,  est aménagé avec 3 vannes pour alimenter alternativement chacun des 3  filtres plantés de roseaux. Ce regard permet de changer une fois par  semaine le filtre alimenté. En cas de pluie de plus de 20mm, il est  recommandé d'alimenter un autre filtre pour ne pas engorger le filtre.

Les filtres peuvent êtres réalisés en  parpaings banchés enduit ou bitumé par entreprise ou auto-construction.  Ils peuvent également êtres réalisés en géomembrane avec un dispositif  anti-poinçonnement et un film anti-racines.

Dans ce dernier cas il devra être réalisé par  entreprise. Les filtres sont enterrés d'au moins 30 cm. Leur profondeur  est de plus de 1,45m (20 cm de sécurité, 1,25 m de granulat, et la  hauteur correspondant à 2% de pente de la longueur d'un des 3 filtres).

• Le rapport longueur sur largeur des 3 filtres est de 2.
• Les parois séparatives des 3 filtres, qui  ne touchent pas le fond du filtre, sont en matériaux rigides et  résistant au ultra-violets (parpaings banchés, plaques béton  préfabriqués, bois imputrescible..).
• La taille de l'ensemble des 3 filtres à  roseaux est déterminée par une possibilité de traitement de 140 g de DGO  (demande globale en oxygène) par m² et par jour. Cette surface est  ensuite divisée par 3 pour obtenir la surface de chaque bassin. Si  l'étanchéité du filtre est réalisée par géomembrane cette surface  correspond à celle à mi profondeur du bassin en géomembrane.
• Pour limiter les coûts et l'utilisation de  pompe, le filtre planté de roseaux peut-être construit en surélévation.  Il est alors conseillé de créé une isolation thermique du filtre en  talutant ses parois avec de la terre.
• L'exposition sud-sud/ouest est préférable dans notre département souvent soumis au gel.
• Le drainage périphérique de l'ensemble de  la filière est obligatoire. Celui du dessous du filtre l'est également  si le terrain risque de s'imprégner d'eau.
• Les tuyaux d'alimentation entre la pompe et  les tuyaux de distribution ne sont pas collés et ont un diamètre de 50 à  100 mm selon la pompe et différents autres critères. Ont évitera les  coudes à angles droits.
• Les tuyaux de distribution de 30-40mm  au-dessus des filtres sont disposés à un mètre les uns des autres et à  50 cm des parois. Un bouchon amovible ferme leur extrémité. Ils sont  percés à chaque mètre en partie haute d'un trou de 6 à 12 mm (selon le  débit de la pompe) disposés en quinconce. En face de chaque trou un  morceau de tuyau de 100 mm emboîté dans le tuyau de 30 mm permet  d'améliorer la répartition. Pour éviter le gel il est conseillé d'avoir  en bout de chaque tuyau, en partie basse, un trou pour vidanger les  tuyaux.
• Le filtre dispose de 3 couches de granulat  non calcaire: 15 cm de 20/40mm en fond, puis au moins 10 cm de 10/20 mm  pour rattraper la pente du fond (>=2%), puis en surface 1m de gravier  de 3/6 mm (sinon 2/6 ou 2/8). Il ne doit pas être disposé de film  anticontaminant.
• Les roseaux sont de type "phragmites  communis" ou "phragmites australis", car ils résistent à l'alternance  milieu humide-milieu sec. Ils sont disposés tous les 50 cm, soit 4 pieds  au m². Il semble préférable de les planter à l'automne pour une mise en  charge rapide.
• Deux tuyaux d'aération sont disposés  horizontalement en croisement à mi-profondeur des filtres (60 cm de  profondeur). Ils sont munis de fentes, comme le tuyau de collecte si  dessous, orientées vers le bas du filtre. Ils sont reliés à des  cheminées d'aération en PVC plein de 100 mm situées à chaque coin des 3  filtres. Elles sont posées à 15 cm du fond, dépasse de 30 cm la surface  du filtre et sont munies de chapeaux pour éviter qu'elles se bouchent.
• Le fond des filtres à une pente de 2 à 3%.  Un tuyau de collecte de 100mm, percé de fentes de 5 mm de large dirigées  vers le filtre et décalées tous les 10 cm, est disposé au fond sur  toute la largeur aval des filtres pour récupérer l'effluent traité.
• Un tuyau en PVC de type "assainissement" de 100 à 200mm relie ce tuyau de collecte au regard répartiteur.
• Le regard de répartition dirige 80% de  l'effluent vers le filtre planté de roseaux et 20% vers le traitement  tertiaire. Le recyclage est donc de 400%. Il est de 1m x 0,7m x 0,6m.  Une planche de bois placé à 35 cm face de l'arrivée case le flux.  L'effluent passe dessous. Une plaque inox de 4mm dentelé avec 10 pointes  en bas est placée en travers. Une seconde plaque en inox, plus haute,  est située derrière perpendiculairement à la première. 2 dentelures  (pointe en bas) de la première plaque sont situées d'un coté et 8 de  l'autre. L'effluent est ainsi réparti à 80/20 %.
• L'ensemble de la filière est entouré par une clôture (fil électrique…) pour empêcher le passage d'animaux et d'engins.

Schéma d'un filtre planté de roseaux avec BTS (vue de dessus)

Schéma d'un filtre planté de roseaux avec BTS (vue en coupe)

Traitement tertiaire : trois solutions sont possibles

Ce sont les mêmes techniques qui sont  utilisés pour en traitement tertiaire des lagunes: voir l'agriculteur de  l'Aisne du 28 09 2007.

• une parcelle végétalisée d'infiltration.
• un bosquet épurateur.
• un massif filtrant végétalisé.

Ces deux dernières techniques vous seront présentées en détail dans de prochains numéros de l'agriculteur de l'Aisne.

Exemple de dimensionnement d'une filière

A titre indicatif, 3 situations vous sont  présentées en zone moyennement pluvieuse (Vervins), avec une vidange de  la fumière une fois par an.

Ce type de filtre semble bien adapté pour des  volumes et des charges à traiter modérés. La pression en azote / ha est  supérieure à celle de sortie de lagune. Il sera donc préférable de  réserver cette surface uniquement à la fauche, ou augmenter la surface  épandue.

Conclusion:

• Le filtre planté de roseaux à un étage avec  recyclage fonctionne correctement même avec plusieurs semaines de grand  froid (-15°C). C'est une caractéristique à prendre en compte vis à vis  d'autres filières plus sensibles: lagunage, épandage sur prairie…
• Avec l'utilisation d'un bassin tampon et de  sédimentation ou d'un filtre à paille, et un épandage sur prairie,  l'utilisation d'un filtre planté de roseaux à un étage avec recyclage  permet de diminuer par 8 la surface à épandre. Cela permet d'utiliser  dans de nombreux cas un traitement tertiaire moins coûteux et plus  souple d'utilisation (tuyaux perforés) pour épandre l'effluent traité.  Le surcoût de ce filtre, son minimum d'entretien, et une éventuelle  nécessité de changer de système d'épandage en cas d'agrandissement  doivent être pris en compte. L'utilisation en traitement tertiaire de  bosquets épurateurs ou de massifs filtrants végétalisés peuvent offrir  désormais une alternative à cet épandage sur prairie. Ils vous seront  présentés dans de prochains Agriculteurs de l'Aisne.

Filtre planté de roseaux nouvelle génération