Filtre planté à écoulement vertical
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Un filtre planté à écoulement vertical est une couche filtrante sur laquelle sont plantées des plantes aquatiques. L'eau usée déversée sur la surface du filtre en utilisant un système d’injectionmécanique. L'eau coule verticalement vers le bas à travers la matrice de filtration. La difference importante entre un filtre à flux vertical et un filtre à flux horizontal n'est pas simplement le sens de l'écoulement, mais plutôt les conditions aérobies.
En alimentant le filtre par intermittence (quatre à dix fois par jour), celui-ci passe par des états saturés et insaturés, et en conséquence, de différentes phases de conditions aérobies et anaérobies. La fréquence d’alimentation devrait être chronométrée de sorte que la dose précédente d'eau usée ait le temps de percoler à travers la couche filtrante pour que l'oxygène ait le temps de se diffuser par le média et remplir les espaces vides.
Le filtre planté à écoulement vertical peut être conçu comme une excavation peu profonde ou un bassin hors-sol. Chaque filtre devrait avoir un revêtement imperméable et un système de collecte de l’effluent. Les filtres plantés à écoulement vertical sont conçus pour différement s’ils traitent des eaux brutes ou secondaires. Structurellement, il y a une couche de gravier pour le drainage (minimum de 20 cm), surmontée de couches de sable (pour un effluent secondaire) ou de gravier fin (pour l'eau usée brute).
Le média filtrant agit à la fois comme filtre pour enlever les solides, une surface fixe sur laquelle les bactéries peuvent s’accrocher, et une base pour la végétation. La couche supérieure est plantée et la végétation peut développer des racines profondes et larges qui pénètrent le média filtrant. Selon le climat, les Phragmites Australis, Typha ou Echinochloa Pyramidalis sont des possibilités admises.
La végétation transfère un peu d'oxygène dans la zone racinaire de sorte que les bactéries aérobies puissent coloniser le secteur et dégrader les matières organiques. Cependant, le rôle premier de la végétation est de maintenir la perméabilité dans le filtre et fournir un habitat pour les micro-organismes. Pendant la phase d’alimentation, l'eau usée coule vers le bas à travers le lit insaturé, et est filtrée par la matrice de sable/gravier. Les nutriments et la matière organique sont absorbés et dégradés par les populations microbiennes denses attachées à la surface du média filtrant et des racines. En forçant les organismes dans une phase de famine entre les périodes d’alimentation, la croissance excessive de biomasse peut être diminuée et la porosité augmentée. Un réseau de drainage installé au fond collecte l'effluent. La conception et la taille du filtre dépend des charges hydrauliques et organiques. L’abattement des germes pathogènes est accompli par pourrissement naturel, par prédation par des organismes plus forts et par sédimentation.
| Advantages | Disadvantages/limitations |
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| - Ne pose pas de problèmes de moustiques comme le filtre planté à écoulement horizontal superficiel - Moins de colmatage que le filtre planté à écoulement horizontal sous-surface - Exige moins d'espace qu'un filtre planté à écoulement horizontal superficiel - Haute réduction de la DBO, des solides en suspension et des microbes pathogens - Les travaux de construction peuvent fournir de l'emploi à court terme aux travailleurs locaux |
- Tous les matériaux peuvent ne pas être disponibles localement - Requière la participation d'un spécialiste pour la conception et la construction. - Coûts d’investissement modérés selon le terrain, le revêtement, le colmatage, etc. ; faibles coûts d'exploitation - Un prétraitement est nécessaire pour éviter les colmatages - Le système d’alimentation requiert plus d’ingénierie complexe |
Adéquation
Le colmatage est un problème courant et donc les eaux à traiter devraient être prétraitées avant d’entrer dans le filtre. C'est un bon traitement pour les communautés qui disposent déjà d’un dispositif de traitement primaire (par exemple fosses septiques (S9) ou bassins de lagunage (T3)) et recherchent un traitement pouvant assurer un effluent de plus haute qualité. C'est une bonne option là où le terrain est bon marché et disponible, bien que le filtre exige de l'entretien sur toute la durée de sa vie.
Il y a beaucoup de processus complexes en action, et en conséquence, il y a une réduction significative de la DBO, des solides et des microbes pathogènes. Dans beaucoup de cas, l'effluent est prêt pour être rejetté au milieu naturel sans davantage de traitement. En raison du système d’alimentation mécanique, cette technologie est plus appropriée pour les communautés avec un personnel d'entretien qualifié, et la disponibilité de pièces de rechange.
Les filtres plantés à écoulement vertical sont plus adaptés pour les climats chauds mais peuvent être conçus pour tolérer quelques périodes de basse température et de baisse de l'activité biologique.
Aspects Santé/Acceptation
Le risque de reproduction desmoustiques est faible car il n'y a pas d'eau. Le système est généralement esthétique et peut être intégré dans des parcs ou des zones sauvages. Des précautions doivent être prises pour veiller à ce que les gens n’entrent pas en contact avec l'influent en raison du risque d'infection.
Entretien
Avec le temps, le gravier sera colmaté par des solides accumulés et le film bactérien. Le matériau doit être remplacé tous les 8 à 15 ans ou plus. Les activités de maintenance devraient veiller à ce que le traitement primaire réduise efficacement les concentrations de matières organiques et les matières solides avant l’entrée des eaux usées dans le filtre. Des tests peuvent être nécessaires pour déterminer l'adéquation des plantes disponibles sur place avec les caractéristiques des eaux usées. Le système vertical nécessite plus d'entretien et de savoir-faire technique que les autres technologies de filtres.
Reconnaissances
The material on this page was adapted from:
Elizabeth Tilley, Lukas Ulrich, Christoph Lüthi, Philippe Reymond and Christian Zurbrügg (2014). Compendium of Sanitation Systems and Technologies, published by Sandec, the Department of Water and Sanitation in Developing Countries of Eawag, the Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, Dübendorf, Switzerland.
The 2nd edition publication is available in English. French and Spanish are yet to come.
Références
- Crites, R. and Tchobanoglous, G. (1998). Small and Decentralized Wastewater Management Systems. WCB and McGraw-Hill, New York, USA. pp 599–609. (Comprehensive summary chapter including solved problems.)
- Mara, DD. (2003). Domestic wastewater treatment in developing countries. London, Earthscan, pp 85–187.
- Poh-Eng, L. and Polprasert, C. (1998). Constructed Wetlands for Wastewater Treatment and Resource Recovery. Environmental Sanitation Information Center, AIT, Bangkok, Thailand.
- Polprasert, C., et al. (2001). Wastewater Treatment II, Natural Systems for Wastewater Management. Lecture Notes. IHE Delft, The Netherlands. Chapter 6.
- Reed, SC. (1993). Subsurface Flow Constructed Wetlands For Wastewater Treatment, A Technology Assessment. United States Environmental Protection Agency, USA. Available: http://www.epa.gov (Comprehensive design manual.)
