Le principe de la phytoépuration
Le principe de la phytoépuration et le fonctionnement d'une station de phytoépuration.
La phytoépuration est une technique d'épuration biologique permettant de purifier, assainir les eaux usées grâce à l'action des plantes.
Afin de comprendre son fonctionnement, nous exposerons dans un premier temps les différents types de plantes pouvant intervenir dans ce système (a).
Dans un second temps nous étudierons les différentes techniques ainsi que la façon dont les plantes arrivent à rendre ces eaux plus saines (b).
Enfin nous mettrons en évidence les résultats de l’expérience que nous avons réalisée à l'aide de lentilles d'eau et nous observerons l'évolution de l'eau avec cette plante aquatique (c).
a) Les différents types de plantes :
Les plantes utilisées lors de la phytoépuration sont en particulier les plantes macrophytes. C'est-à-dire toutes les plantes qui sont visibles à l’œil nu.
Parmi celles-ci on retrouve notamment les plantes vasculaires qui sont composées de vaisseaux dans lesquels circulent l'eau puisée par les racines. On trouve aussi les plantes non vasculaires tels que les algues, autant pluricellulaires que unicellulaires. Il y a également des plantes émergentes comme les roseaux et les massettes.
Mais on peut cependant trouver des plantes microphytes, celles qui ne sont pas visibles à l’œil nu, pour la phytoépuration. Ce sont les micro-algues et autres plantes microscopiques que l'on peut trouver dans les eaux.
Il s'agit donc, en général, de toutes les plantes aquatiques car l'ensemble de celles-ci ont des facultés épuratrices naturelles sur les eaux usées.
b) Les différentes techniques de phytoépuration et leur fonctionnement
En fonction des plantes utilisées, la technique qui sera mise en place peut être différente.
En effet, on retrouve plusieurs techniques :
Le lagunage à macrophytes
Tout d'abord, la première technique utilise les plantes non vasculaires ainsi que les plantes subaquatiques. Celles-ci sont les plantes qui se trouvent totalement sous l'eau.
Il y en a aussi d'autres plantes aquatiques tels que des nénuphars ou des lentilles d'eau.
Elles assainissent l'eau de la même façon en utilisant la méthode du lagunage à macrophyte. C'est-à-dire que ces plantes sont disposées dans des bassins pendant plusieurs jours au repos. C'est alors que l'on observe une évolution de l'eau. Ce sont les bactéries aérobies, celles qui sont signe de la présence d'une eau qui n'est pas traitée, et qui ont besoin d'oxygène pour vivre et se développer, qui vont agir en premier. Elles transforment la matière organique, qui est un polluant de l'eau usée, en matière minérale qui sera ensuite absorbée par les plantes. En retour, ces plantes apporteront l'oxygène nécessaire aux bactéries grâce à leurs racines. Elles vont également assimiler le nitrate et le phosphate et d'autres polluants afin de purifier l'eau en se servant de ceux-ci comme engrais.
On peut constater qu'il n'y a pas de boues dans le système car elles sont compostées et forme l'humus, qui est la partie supérieure du sol contenant la décomposition de la matière organique non absorbée par les plantes.
Le lagunage à microphytes :
La technique du lagunage à microphytes est la même technique que le lagunage à macrophytes mais elle utilise cette fois-ci des plantes microscopiques. On retrouve donc des micro-algues et des micro-organismes qui sont souvent unicellulaires mais peuvent être aussi composées de plusieurs cellules.
Nous avons donc encore cette fois des bactéries qui transforment la matière organique et des minuscules algues qui vont utiliser le phénomène de la photosynthèse, grâce à la lumière du soleil transformée en source d'énergie, afin d'apporter de l'oxygène aux bactéries. Il y a une réaction en chaîne qui entraîne la transformation des eaux usées.
Souvent les spécialistes regroupent les plantes microphytes et macrophytes afin d'obtenir de meilleurs résultats car la complémentarité de ses espèces ainsi que les micro-organismes intervenant permettent de rendre cette technique efficace.
Les filtres plantés de roseaux :
Enfin, il y a la technique des filtres plantés de roseaux. Il s'agit de la technique la plus utilisée car elle est efficace et esthétique.
Cependant, il existe deux méthodes de filtres plantés de roseaux, qui dépendent de son sens d'écoulement :
- D'abord on trouve les filtres plantés de roseaux à écoulement vertical, que l'on peut nommer FPRV, où l'eau coule de la surface du lit vers l’intérieur de manière verticale.
Cette technique requiert une installation. Pour cela, nous avons généralement deux à trois bassins mais à différents niveau de dénivelé pour que l'eau puisse se déplacer.
Un bassin est constitué de plusieurs couches de différents graviers.
Les racines des plantes épuratrices creusent alors des galeries dans ceux-ci.
La première couche est composée de graviers fins, la deuxième d'un gravier plus épais pour faciliter la transition de l'eau et la troisième, la couche de drainage, est composée de galets pour que le tuyau de drainage puisse apporter l'eau aux autres niveaux. Le gravier joue donc le rôle de filtre, les bactéries contenues sur celui-ci vont minéraliser la matière organique et les plantes vont se nourrir de cela et offrir l'oxygène nécessaire aux bactéries pour pouvoir vivre. On observe également un phénomène de nitrification, c'est-à-dire que certains éléments chimiques vont se transformer en nitrates grâce notamment aux bactéries aérobies.
- Le second type de filtre est celui à écoulement horizontal, appelé FPRH, qui traite la plupart du temps les eaux provenant des filtres verticaux. Cette technique est différentes de celle précédente car cette fois-ci, le bassin contient de l'eau en permanence. Puisque le bassin est saturé en eau, le système va contenir des conditions d'anaérobies qui seront favorables au processus de la dénitrification. Les bactéries anaérobies sont donc très actives, ce qui leur permet de réaliser la dénitrification. Les nitrates sont donc, au cours de cette action, réduit en un état plus faible d'oxydation grâce aux bactéries anaérobies.
Cette image illustre bien ces deux types de filtres plantés de roseaux.
Le premier niveau représente un filtre vertical car l'eau arrive directement sur les plantes, tandis que le second représente plutôt un filtre horizontal puisque l'eau est amenée dans un coin du bassin afin qu'elle se propage horizontalement.
Le type de technique utilisée dépendra de l'endroit où l'eau à traiter sera amenée, afin qu'elle respecte un sens d'écoulement.
Ces différents systèmes d'épuration par les plantes permettent de créer un écosystème assainissant les eaux usées naturellement.
Le premier niveau représente un filtre vertical car l'eau arrive directement sur les plantes, tandis que le second représente plutôt un filtre horizontal puisque l'eau est amenée dans un coin du bassin afin qu'elle se propage horizontalement.
Le type de technique utilisée dépendra de l'endroit où l'eau à traiter sera amenée, afin qu'elle respecte un sens d'écoulement.
Ces différents systèmes d'épuration par les plantes permettent de créer un écosystème assainissant les eaux usées naturellement.