Brevet FR2876093A1 — publié le 20060407

La présente invention concerne le traitement des eaux usées d'agglomérations rurales ou urbaines, d'effluents industriels et agricoles par la combinaison de différents filtres végétalisés permettant d'atteindre zéro rejets. Ce dispositif appelé jardins filtrants pour l'eau a une forte intégration paysagère et peut être combiné avec des solutions biologiques ou physico-chimiques classiques. Traditionnellement, le traitement des eaux usées par filtres plantés de roseaux est réservé pour les petites communes rurales et est généralement conçu pour avoir un traitement conforme aux minimum légaux qui demandent d'atteindre au moins: 90 % d'abattement de la Matière En Suspension (MES), 90 % de la Demande Biologique en Oxygène (DBO), 90 % de la Demande Chimique et 60 % d'élimination de l'azote. Dans le cas de milieux récepteurs sensibles, cette qualité des rejets n'est pas suffisante. L'utilisation de fossés d'infiltration ou de peupleraie après ces dispositifs traditionnels pose également des problèmes de colmatage des sols ou de lessivage du fait de la part importante de phosphore particulaire et d'azote qui sort des filtres classiques plantés de roseaux. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces limites. La combinaison de filtres verticaux et horizontaux améliorés, d'un bassin de régulation hydrique et d'une aire d'évapotranspiration et d'infiltration sous forme de forêt humide artificielle permet de faire en sorte qu'aucun rejet ne sorte du site de traitement. Ce dispositif comporte une première série de filtres végétalisés verticaux dont les caractéristiques sont l'épaisseur des matériaux filtrants (0,60 mètre d'épaisseur) et la composition des matériaux utilisés qui comportent de la pouzzolane, des galets et du gravier. La seconde série des filtres horizontaux a également la caractéristique d'avoir une forte épaisseur de matériaux filtrants sur 0, 60 mètre et d'avoir un 2876093 2 mélange de pouzzolane et de sable. La sortie de ces deux séries de filtres végétalisés est munie d'un système de vannes qui permet d'augmenter le niveau d'eau stocké dans les filtres et les temps de séjour avant le rejet des effluents traités dans un bassin végétalisé. Ce bassin végétalisé est calculé à partir d'un bilan hydrique qui permet de déterminer l'excédent hydrique qu'il faut stocker pendant la période où le bilan d'évapotranspiration est négatif (en moyenne pendant trois mois de l'année en hiver). Les végétaux utilisés pour les deux types de filtres végétalisés et le bassin de régulation hydrique se caractérisent par le principe d'associer simultanément plusieurs plantes de milieux humides qui sont les phragmites (Phragmites communis), les scirpes (Scirpus communis), les carex (Carex acutiformis), les iris (Iris pseudacorus), La dernière partie du traitement est composée par une aire d'infiltration et d'évapotranspiration. Sa dimension est déterminée par le bilan hydrique général du dispositif. Les végétaux utilisés sont les saules (Salix viminalis), les aulnes (Aulnus glutinosa), les cerisiers sauvages (Prunus padus, il s'agit de reconstituer une forêt humide (type Alnio- padion) protégée par la convention de RAMSAR. Les dessins annexés illustrent l'invention La figure 1 représente une coupe de principe de l'ensemble du dispositif. La figure 2 représente une coupe du premier type de 30 filtre végétalisé de type vertical, une coupe du filtre horizontal et une vanne de régulation du niveau d'eau dans les deux types de filtre. La figure 3 représente une coupe du bassin de régulation hydraulique. La figure 4 représente l'aire d'infiltration et d'évapotranspiration sous forme de forêt humide artificielle. En référence à la figure 1, la coupe de l'ensemble du dispositif présente tout d'abord le principe de la circulation des effluents à traiter. L'arrivée des eaux se fait en tête de système. L'eau traverse une première série de filtres verticaux (2) composés de gravier avec pouzzolane et de sable et planté de roseaux, joncs et iris. L'eau s'écoule ensuite au niveau de la deuxième série de filtres horizontaux (3) avant de déboucher à partir d'une vanne de régulation (4) sur le bassin de régulation hydrique (5). A la sortie du bassin prend place l'aire d' infiltration et d' évapotranspiration (6) planté de saules, aulnes, peupliers et bouleaux. La figure (2) représente une coupe des deux types de filtres. Le massif filtrant des deux types de filtre vertical et horizontal (5) est constitué de trois types de matériaux disposés en couches superposées. A la base des deux types de casier prend place la couche drainante (6) essentiellement composée par des galets ou des blocs de matériaux lavés sur environ 25 centimètres. C'est dans cette couche que prend place les drains de récupération (7) des effluents traités. Les drains dans le filtre vertical sont reliés à des évents constituant également l'aération de ce filtre qui est aérobie. La seconde couche (8) de 30 cm est composée de matériaux filtrants granulaires de type graviers. La dernière couche (9) de contact de 0,20 centimètres est constituée de pouzzolane (10) pour le filtre vertical et de sable pour le filtre horizontal (11). L'ensemble du casier est étanche avec un complexe d'étanchéité (10) composé de préférence avec une géo- membrane renforcée par plusieurs couches d'argiles si nécessaire. En référence à la figure 3, le plan masse du dispositif présente le système d'alimentation du filtre verticale (11). Il a la forme d' une boucle fermée pour permettre une parfaite répartition des effluents. Il est également démontable pour pouvoir être nettoyé. Les drains des filtres verticaux sont directement reliés aux filtres horizontaux (12). Les drains de récupération des effluents des filtres horizontaux sont directement reliés au bassin de 2876093 4 régulation hydrique (13). Les casiers horizontaux et verticaux, le bassin de régulation hydrique disposent d'un mélange de végétaux de milieux humides qui sont: les phragmites (Phragmites communis), les scirpes (Scirpus communis), les carex (Carex acutiformis), les iris (Iris pseudacorus). La figure 3 présente la coupe de l'aire d'infiltration et d'évapotranspiration. Différents types d'arbustes de milieux humides sont utilisés (14). Il s' agit de saules (Salix viminalis), d' aulnes (A1nus glutinosa), et de cerisiers sauvages (Prunus padus). Il s'agit d'un type de formation végétale des zones humides (type Alnio-padion) protégés par la convention de RAMSAR. L'ensemble du dispositif est dimensionné en fonction des volumes des effluents à traiter sur la base de 150 litres par équivalent habitant et d'une moyenne de 12 M2 par équivalent habitant en moyenne en France. Ce dispositif s'applique aux eaux usées urbains, agricoles et industrielles. 2876093 5 REVENDICATIONS 1. Traitement complet de l'eau qui se caractérise par la combinaison de filtres verticaux, horizontaux spécifiques, d'un bassin de régulation hydrique et d'une aire d'infiltration et d' évapotranspiration plantée d'une association d'arbustes typiques de milieux humides. 2. Dispositif selon la revendication n 1 caractérisé par l'équipement des filtres verticaux et horizontaux qui permet de maintenir une lame d' eau à l'intérieur des filtres grâce à une vanne de régulation. 3. Dispositif selon la revendication N 2 et 3 caractérisé par le système d'une double aération pour le filtre vertical et par le biais du système d'alimentation des casiers (8) et (10) qui permet la mise en charge bien répartie des premiers filtres verticaux et d'une alimentation directe des filtres horizontaux. 4. Dispositif selon les revendications 1,2,3 qui permet la régulation des excédents hydriques de la période hivernale grâce à l'utilisation d'un bassin de stockage après les filtres verticaux et horizontaux. 5. Dispositif selon les revendications 1,2,3,4 qui dispose en fin de traitement d'une aire d'infiltration et d' évapotranspiration qui est planté d'arbuste pour atteindre le zéro rejet. 6. Dispositif selon les revendications 1,2,3,4,5 qui utilise l'association simultanée de plusieurs plantes de milieux humides qui sont les phragmites (Phragmites communis), les scirpes (Scirpus communis), les carex (Carex acutiformis), les iris (Iris speudaocorus), les saules (Salix viminalis), les aulnes (Aulnus glutinosa), les cerisiers sauvages (Prunus padus) types de formations humides (type Alnio-padion) protégés par la convention de RAMSAR.