DESCRIPTION Domaine technique

La présente invention concerne le traitement d'effluents aqueux, en particulier de lixiviats. L'invention concerne plus particulièrement le couplage d'un processus physico-chimique et d'un processus biologique.

La présente invention trouve ses applications principalement dans le traitement des effluents liquides ménagers et/ou industriels (lixiviats de décharge, effluents industriels, eaux usées, rejet de plateforme de compostage ou de méthanisation, etc .).

Dans la description ci-dessous, les références entre crochets ([ ]) renvoient à la liste des références présentée à la fin du texte.

Etat de la technique

La dégradation de la matière organique, au cours de son stockage dans les décharges, les centres d'enfouissement ou sur les installations de compostage ou de méthanisation, génère des jus liquides qui en mélange avec les eaux de pluies forment ce qu'on appelle des lixiviats. Ces effluents liquides à forte charge organique et minérale peuvent être à l'origine de pollutions importantes lorsqu'ils sont directement acheminés vers le milieu récepteur (nappe phréatique, rivières, plans d'eau, etc .). En outre le stockage temporaire de ces lixiviats émet des molécules gazeuses odorantes et/ou des molécules gazeuses contribuant au réchauffement climatique (gaz à effet de serre), notamment : des composés organiques volatiles (COV), des acides gras volatiles (AGV), des molécules d'hydrogène sulfuré (H ₂ S), de molécules d'ammoniac (NH ₃ ), etc....

La réglementation concernant le traitement des lixiviats est de plus en plus exigeante, et impose désormais que leur concentration en polluants soit extrêmement faible avant leur rejet dans l'environnement. Actuellement, il existe différentes méthodes de traitement de ces lixiviats : extraction des polluants par évaporation, décantation, filtrations membranaires, etc.... Toutefois ces méthodes présentent un problème de stockage des polluants extraits et/ou de rejet desdits polluants dans l'atmosphère.

Plusieurs méthodes de traitement des lixiviats intègrent une ou plusieurs étapes de filtration, en particulier de filtration membranaire (e.g. par osmose inverse). Toutefois toutes ces méthodes présentent divers inconvénients. Ainsi les fortes concentrations en substances organiques des lixiviats provoquent régulièrement le colmatage des filtres ou membranes ; ce qui nécessite souvent des traitements préalables des lixiviats avant l'étape de filtration. Ainsi Slater et al. (J. Environ. Sci. Health, A20(1 ) : 97-1 1 1 , 1985) [1 ] a décrit l'ajout de chaux au lixiviat à traiter avant de réaliser une décantation. Le surnageant liquide (filtrat) obtenu est traité par ultrafiltration et/ou osmose inverse, alors que le concentrât est remis en décharge. Cependant ledit concentrât comprend les polluants qui viennent s'ajouter aux polluants des déchets ; ce qui génère un nouveau lixiviat encore plus concentré en polluants donc plus difficile à traiter. Le Brevet FR 2904622 [2] a décrit l'ajout de chaux au lixiviat à traiter avant de le soumettre à une ou plusieurs étape(s) de microfiltration. Cependant ce procédé utilise, d'une part, la chaux sous sa forme liquide (lait de chaux) ; ce qui élimine l'impact positif de la réaction exothermique qui se produit lors de la réaction d'extinction de la chaux vive ainsi que l'impact positif sur la dégradation des molécules organiques par l'effet thermophile. L'utilisation du lait de chaux ne bénéficie pas non plus à la réaction de volatilisation de l'ammoniac qui est généralement favorisée par l'élévation de la température dégagée par la réaction exothermique et aboutit à l'élimination pratiquement totale de cet élément qui est considéré comme hautement toxique. D'autre part, le procédé utilise une technique de microfiltration au moyen d'un filtre rotatif sous vide recouvert sur toute sa surface d'une toile filtrante recouverte sur sa face externe par une couche d'adjuvant siliceux à base de perlite ou de diatomite (produits qui ne sont pas disponibles partout et qui sont relativement onéreux) dont la consommation doit être excessive quand on connaît le caractère très colmatant de la chaux mélangée avec le lixiviat. La présence de la chaux rend également très difficile les opérations d'entretien du filtre du fait de ses caractéristiques très collante et colmatante.

L'idée d'utiliser les plantes pour l'épuration des eaux usées n'est pas un concept nouveau. En effet il y a 3000 ans, l'homme utilisait déjà les capacités épuratoires des plantes pour le traitement de l'eau. Depuis les années 1970, cette pratique a trouvé un regain d'intérêt notamment dans le traitement des pesticides et des métaux. La phytoremédiation consiste à utiliser les plantes pour réduire, dégrader ou immobiliser des composés organiques polluants ou contaminants divers (métaux, hydrocarbures, organochlorés, pesticides, etc ..) du sol, de l'eau ou de l'air. Elle repose essentiellement sur les interactions entre les plantes, le sol et les microorganismes. Ainsi le Brevet US 4,415,450 [3] décrit le traitement d'eaux usées à travers un filtre de matériaux granulaires en trois couches dont la couche supérieure est plantée de plantes aquatiques (Phragite communis). Toutefois il s'avère que la phytoremédiation ne permet pas de dégrader ou éliminer certains polluants (e.g. métaux, polluants inorganiques faiblement biodégradables) ; ce qui a conduit au développement de nouveaux procédés de phytoremédiation. Ainsi le Brevet FR 2876047 décrit un procédé de dépollution par introduction de polluants à traiter dans un lit filtrant planté puis l'arrosage dudit lit filtrant de sorte à organiser des périodes aérobies et anaérobies, éventuellement en association avec l'addition de produits acidifiants ou d'acides naturels pour amener le pH de 7-9 avant addition à un pH de 4-7 après addition. Ce procédé nécessite une succession d'étages de filtre à écoulement verticale et d'étage de filtre à écoulement horizontale. Toutefois, un pH de 4 voire 6 se montre néfaste à toute activité biologique. Actuellement, il n'existe donc pas de procédé de traitement des effluents liquides, en particuliers des lixiviats, totalement satisfaisant. Il existe donc un réel besoin d'un procédé de traitement des effluents liquides palliant les défauts, inconvénients et obstacles de l'art antérieur, en particulier d'un procédé permettant de réduire la charge polluante des effluents liquides, de réduire au maximum les rejets des effluents liquides traités, et de permettre leur re-stockage in situ sous un plus faible volume ; tout en réduisant de manière significative les coûts de traitement. Description de l'invention

Les Inventeurs ont mis en évidence de manière tout à fait inattendue que le couplage synergique d'un processus de stabilisation physicochimique et d'un processus biologique permettait un traitement des effluents liquides, en particulier des lixiviats, totalement satisfaisant pour l'environnement car diminue les risques de pollution aquatiques et atmosphériques et à moindre coût du fait de l'aspect peu énergivore desdits processus et d'une implantation et d'un entretien simples. Les inconvénients et obstacles de l'art sont évités, dans le cadre du procédé de l'invention, du fait de l'utilisation (i) d'un produit augmentant très fortement le pH, par exemple la soude caustique, un produit calcique, de préférence un réactif naturel à base d'oxyde de calcium, tout particulièrement la chaux vive, qui conduit à un dégagement de chaleur lors de la réaction d'extinction, et (ii) d'un lit filtrant planté et/ou d'un système sol-plante pour favoriser l'évapotranspiration des effluents liquides traités, qui permet de :

- augmenter la dégradation de la matière organique contenue dans les effluents liquides (lixiviats) grâce à l'effet thermophile et favoriser sa décantation,

- favoriser la déshydratation des boues qui résultent de l'opération de décantation grâce à la chaleur résiduelle qui est générée par la réaction exothermique, - favoriser la volatilisation de l'ammoniac et réduire ainsi sa toxicité pour rendre le surnageât (fraction liquide) apte à un traitement biologique par un lit filtrant planté.

Le processus physico-chimique comprend ou consiste en l'addition d'un produit augmentant très fortement le pH de l'effluent liquide, par exemple de la soude caustique, un produit calcique, de préférence un réactif naturel à base d'oxyde de calcium, préférentiellement de la chaux, tout préférentiellement de la chaux vive, aux effluents liquides à traiter. Ledit produit calcique peut être reformulée et enrichie par des produits bien connus de l'homme de l'art. Il s'agit par exemple d'agents chimiques cationiques. Il résulte de ce traitement une stabilisation des effluents traités suite à l'arrêt de toutes les fermentations sous l'effet du pH (10 - 13) et par conséquent l'élimination de toutes les mauvaises odeurs des effluents liquide en les neutralisant, ainsi qu'une volatilisation de l'ammoniaque favorisée par l'augmentation simultanée du pH et de la chaleur libérée par la réaction d'extinction de la chaux vive. La charge polluante (charge organique et ammoniacale) des effluents liquides ainsi réduite autorise le traitement ultérieur par un processus biologique (volatilisation de l'ammoniaque en milieu ultra-basique favorisée par des températures élevées).

Le processus biologique comprend ou consiste en l'introduction des fractions liquides (eaux surnageantes) issues du processus physicochimique pour leur épuration dans au moins un lit filtrant planté, de préférence de roseaux (Phragmite communis), et éventuellement garni(s) de matériaux à fort pouvoir adsorbant (e.g. apatite). Au cours ou à la fin du processus biologique, les eaux traitées peuvent être récupérées et éliminées en utilisant le potentiel d'évapotranspiration (e.g. évaporation naturelle sur un système d'échange sol-plante) de plantes jusqu'à aboutir à l'absence totale de rejet dans des conditions climatiques optimales. Pour ce faire, il est possible d'utiliser les surfaces de casiers réhabilités issus de décharges pour l'aménagement de systèmes sol-plantes pour l'évaporation des eaux traitées. Ces systèmes contribuent à la création de ceintures végétales sur le site ainsi qu'à leur intégration dans le paysage.

La présente invention a donc pour objet un procédé de traitement d'au moins un effluent liquide, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :

a) addition d'un produit calcique audit au moins un effluent liquide à traiter en une quantité suffisante pour induire une stabilisation des fermentations et une séparation liquide-solide dudit au moins un effluent liquide ;

b) décantation du mélange effluent liquide / produit calcique pour séparer la fraction solide de la fraction liquide ;

c) séparation de la fraction solide et de la fraction liquide dudit mélange décanté issu de l'étape b), et

d) introduction de ladite fraction liquide issue de l'étape c) dans au moins un lit filtrant planté.

Selon un mode de réalisation particulier du procédé de l'invention, ledit produit calcique de l'étape a) est de la chaux vive.

Selon un mode de réalisation particulier du procédé de l'invention, l'étape a) comprend en outre l'addition d'au moins un agent chimique cationique. Par exemple, ledit au moins un agent chimique cationique est choisi dans le groupe constitué de sels de fer, de sels d'alumine, de polymères.

Selon un mode de réalisation particulier du procédé de l'invention, le mélange, à l'issue de l'étape a), a un pH supérieur ou égal à 10, de préférence un pH de 10-13.

Selon un mode de réalisation particulier du procédé de l'invention, ledit au moins un lit filtrant planté comprend un système de filtres plantés et/ou un système d'échange sol-plante.

Selon un mode de réalisation particulier du procédé de l'invention, ledit procédé comprend en outre avant l'étape d) une étape intermédiaire c") de neutralisation de ladite fraction liquide issue de l'étape c). Par exemple, l'étape c") est réalisée par addition de gaz carbonique et/ou d'acide à ladite fraction liquide, de préférence d'acide phosphorique.

Selon un mode de réalisation particulier du procédé de l'invention, ladite fraction liquide, à l'issue de l'étape c"), a un pH de 7 à 8,5.

Selon un mode de réalisation particulier du procédé de l'invention, ledit procédé comprend en outre une étape intermédiaire c') d'addition d'un matériau à fort pouvoir d'adsorption après l'étape c) et/ou après l'étape d).

Selon un mode de réalisation particulier du procédé de l'invention, ledit au moins un lit filtrant de l'étape d) comprend un matériau à fort pouvoir d'adsorption. Par exemple, le matériau à fort pouvoir d'adsorption est de l'apatite. Le traitement du surnageât par de l'apatite peut se faire soit par batch avant le passage dans les filtres plantés de roseaux, soit sur un deuxième étage des filtres plantés de roseaux, en tout cas pas avant l'étape de séparation liquide - solide.

Selon un mode de réalisation particulier du procédé de l'invention, l'étape d) est répétée n fois ; n étant un entier supérieur ou égal à 2.

D'autres avantages pourront encore apparaître à l'homme du métier à la lecture des exemples ci-dessous, illustrés par les figures annexées, donnés à titre illustratif.

Brève description des figures

La figure 1 représente le synoptique général d'une unité type mettant en œuvre le procédé de l'invention.

La figure 2 (tirée d'un document de la société Carmeuse) représente la floculation des matières en suspension

La figure 3 (tirée d'un document de la société Carmeuse) représente l'effet de la thermolyse sur des enzymes bactériennes.

La figure 4 (tirée d'un document de la société Carmeuse) représente l'effet du pH sur la coexistence des espèces ioniques (HS7S ^~~ ) (A) et sur la formation des espèces ioniques (RS ^" ) (B). La figure 5 (tirée d'un document de la société Carmeuse) représente l'effet du pH sur la formation de la forme volatile NH ₃ .

La figure 6 (MOLLE « Les filtres plantés de roseaux : évolution de la recherche et tendances actuelles » Revue SET, 9 :24-31 , 2012) [4] représente un exemple de système de filtration par des roseaux.

La figure 7 (MOLLE « Les filtres plantés de roseaux : évolution de la recherche et tendances actuelles » Revue SET, 9 :24-31 , 2012) [4] représente une coupe transversale schématique d'un filtre garni d'apatite à écoulement horizontal.

EXEMPLES

EXEMPLE 1 : MISE EN ŒUVRE DU PROCEDE SELON LE SYNOPTIQUE DE LA FIGURE 1

I. PHASE 1 : STABILISATION PHYSICO-CHIMIQUE

Les différentes étapes du traitement physico-chimique se présentent comme suit :

A. Stockage des lixiviats

Les lixiviats produits au niveau des casiers d'enfouissement ou des plateformes de compostage ou de méthanisation ont été collectés et stockés dans un bassin de capacité appropriée.

B. Stabilisation des lixiviats par mélange avec le réactif

Le traitement des lixiviats par le réactif calcique s'est fait au sein d'un mélangeur industriel conçu pour traiter des volumes très importants. Ce mélangeur a été choisi de telle manière à permettre un mélange très intime entre les lixiviats et le réactif. Le réactif a été stocké, quand à lui, dans un silo de stockage approprié. La réaction recherchée par ce mélange a exploité le principe suivant : 1. Principe

Le principe du procédé a consisté en l'exploitation de la réaction d'extinction de la chaux vive (Oxyde de calcium : CaO), qui par réaction avec de l'eau a abouti à la libération de la chaleur et à la formation d'une base forte (Hydroxyde de calcium : Ca(OH) ₂ ) responsable d'une augmentation importante du pH du milieu et de la formation d'un milieu ultra-basique (pH>10) selon la réaction : CaO + H ₂ 0 ==> Ca(OH) ₂ + 1155 Kj/Kg CaO

Le mélange avec les particules de chaux vive, l'augmentation de la température et l'élévation du pH ont eu une conséquence directe sur : a. Floculation des matières en suspension

L'objectif, en utilisant la chaux, a été d'augmenter l'efficacité de la séparation solide-liquide des lixiviats "boues", c'est-à-dire de retirer l'eau incorporée dans une structure dans laquelle les particules solides ont été dispersées (répulsion électrostatique des charges négatives) et d'obtenir d'une part un surnageât, plus limpide qui devient apte à un traitement biologique par la suite et d'autre part d'obtenir des boues plus sèches, stables et hygiénisées.

Par l'ajout de chaux, les particules ont été neutralisées, déstabilisées et ont formé des micro-flocs, puis des flocs qui ont décanté.

Cet effet a pu être renforcé en utilisant des sels de fer ou d'alumine ou encore des polymères, comme représenté dans la figure 2A. Combinés à la chaux, les sels de Fe3+ et de Al ₃₊ sont transformés par l'augmentation du pH en gels amorphes Fe(OH) ₃ et AI(OH) ₃ qui se sont comportés en polymères inorganiques reliant les particules, comme représenté dans la figure 2B. b. Stabilisation des lixiviats par arrêt des fermentations et leur hvqiénisation.

L'objectif a été de détruire les microorganismes vivants des lixiviats ainsi que les pathogènes, agents biologiques causant des maladies ou des problèmes aigus à leur hôte : les bactéries, les virus et les parasites.

La chaux a détruit les microorganismes vivants et les pathogènes par l'effet du pH ultrabasique qu'elle a créé (hydrolyse alcaline) et par l'effet de la température dégagée par la réaction exothermique (thermolyse). Il en a résulté un arrêt total de toutes les fermentations qui a abouti à la stabilisation complète de la matière organique et la neutralisation de toutes les mauvaises odeurs. Les mécanismes qui sont intervenus dans ces processus sont : i) Hydrolyse alcaline (augmentation du pH)

Destruction des membranes cellulaires protéiniques et des enzymes

Destruction de constituants cellulaires : lipides et hydrates de carbones iï) Thermolyse (augmentation de la température)

Dénaturation de certaines enzymes de pathogènes

Les résultats sont présentés dans la figure 3. c. Neutralisation des mauvaises odeurs

En augmentant le pH, la chaux a transformé les composés odorants à base de soufre et d'azote sous leur forme précipitée plutôt que volatile. Seule la forme volatile est odorante.

Propriétés organoleptiques des lixiviats

Seuil de

Qualité des détection

Composés odorants

odeurs g/m ³ )

Bas Haut

H ₂ S Œufs pourris 0.7 14

C ₂ H ₅ SH Choux pourris 2.5 50.8

Sulfures

(CH ₃ ) ₂ S ₂ Soufre 0.1 346

(CH ₃ ) ₃ S ₃ Soufre 6.2 6.2

NH ₃ Aigu 26.6 39600

Composés

(CH ₃ ) ₂ NH Poisson 84.6 84.6 azotés

(CH ₃ ) ₃ N Poisson 0.8 0.8

CH2O2 Acre 45 37800

CH ₃ COOH Vinaigre 2.5 250000

Acides gras

C ₂ H ₅ COOH Rance 84 60000

C ₃ H ₇ COOH Rance I ¹ 9000

^* Le chaulage a empêché la libération de H ₂ S

A pH>12, les espèces ioniques (HS7S ^~~ ) ont coexisté, comme représenté dans la figure 4A. pKa(H ₂ S/HS ^" )=7 « pKa(HS7S ^"" )=13 < pKa(H ₂ O/OH ^" )=14 H ₂ S + OH ^" ¾ HS ^" + H ₂ O HS ^" + OH ^" ¾ S ^" + H ₂ O

*Le chaulage a prévenu la libération de mercaptans

A pH>12, les espèces ioniques (RS ^" ) ont été formées, comme représenté dans la figure 4B.

C2H ₅ SH + OH ^" ¾ C2H ₅ S ^" + H ₂ O d. La volatilisation de l'ammoniaque NH3 L'hydroxyde de calcium a réagi avec les sels d'ammonium (NH4)

(que les lixiviats contiennent en grande quantité et qui sont toxiques pour les organismes et microorganismes vivants) pour former de l'ammoniaque (NH3), des chlorures de calcium et de l'eau :

2 NH4CI + Ca(OH)2→ 2 NH3 + CaCI2 + 2H20)

L'ammoniaque (NH3), forme très volatile, a pu être capté par des systèmes d'aspiration de l'air installés au niveau du mélangeur et conduit, pour traitement, au niveau d'un laveur d'air. On a ainsi évité de l'envoyer vers l'atmosphère pour la polluer.

A pH>12, la forme volatile NH ₃ a été formée, comme représenté dans la figure 5. pKa(NH ₄ 7NH ₃ )=9.25 « pKa(H ₂ O/OH ^" )=14 NH ₄ ⁺ + OH ^" ¾ NH ₃ + H ₂ O Au niveau du mélangeur, la transformation du NH et la formation de NH ₃ ont été promues par l'augmentation de la température dégagée par la réaction exothermique.

K=exp(-AG RT)

Ç. Décantation

Après un certain temps de mélange des lixiviats avec la chaux vive, le mélange a été envoyé vers deux décanteurs qui fonctionnent en rotation pour séparer, naturellement et sans centrifugation mécanique, la phase liquide (surnageât) de la phase solide (boue).

L'attaque par la chaux vive a favoriser (par les mécanismes décrits précédemment) cette décantation naturelle et augmenter l'efficacité de la séparation solide-liquide des lixiviats ; c'est à dire de retirer l'eau incorporée dans une structure dans laquelle les particules solides sont dispersées (répulsion électrostatique des charges négatives) et d'obtenir d'une part un surnageât limpide qui s'apprête à un traitement biologique par la suite, et d'autre part d'obtenir des boues plus sèches, stables et hygiénisées.

L'action de la chaux vive a permis la décarbonation partielle voire totale (en fonction des doses de chaux vive utilisées) du lixiviat en formant un précipité de carbonate de calcium (CaCOs) qui a décanté avec les boues.

D. Traitement des boues

Après la phase de décantation, les boues ont été aspirées et conduites vers un bassin tampon de stockage implanté en pente pour favoriser l'écoulement des liquides vers le bas du bassin. Une pompe a permis d'aspirer les jus et de les reconduire vers la cuve de décantation n°2.

E. Déshydratation des boues

Les boues déshydratés se sont présentées sous la forme de conglomérats majoritairement composés de carbonates de calcium (CaCOs), de molécules organiques de type acide humique co-précipitées et dans une moindre mesure de précipités d'hydroxydes métalliques et de magnésium.

Une solution très intéressante pour le devenir de ces boues est d'être stocker directement sur le site du Centre d'Enfouissement Technique

(CET).

F. Neutralisation du surnageât

Après quelques heures de décantation, les matières en suspension se sont déposées au fond de la cuve. Le surnageât a alors été aspiré par une pompe vers une deuxième cuve où il a subi un traitement de neutralisation à l'aide d'un produit naturel (acide carbonique ou acide phosphorique) pour retrouver un pH neutre favorable aux développements biologiques.

La technique de neutralisation poursuivie a constitué en elle-même une innovation dans la mesure où elle a utilisé des produits naturels qui ont permis de procéder à un abattement supplémentaire tout en neutralisant l'excès d'alcalinité du surnageât.

Le surnageât a été fortement barboté, dans un premier temps, par du gaz carbonique (qui est recherché dans le site d'enfouissement où va s'installer l'unité du traitement des lixiviats par ce procédé). Le gaz carbonique en mélange avec de l'eau a été transformé en acide carbonique (HCO3) qui a réagi avec la base forte Ca(OH) ₂ qui a été obtenue suite à l'extinction de la chaux vive pour former un précipité de carbonate de calcium (CaCOs) qui en précipitant vers le fond a entraîné une quantité supplémentaire de la pollution (environ 10%).

La neutralisation a été poursuivie, quand l'objectif a été de provoquer l'abattement de certains polluants comme les chlorures de sodium, par de l'acide phosphorique (H ₃ PO ₄ ). Ce dernier a réagi avec l'hydroxyde de calcium et les chlorures pour former la chlorapatite (Ca ₅ (PO ₄ )3CI) qui a précipité vers le fond et éliminé avec elle les chlorures.

Les rendements du traitement physico-chimique : lors de cette première phase, le traitement des lixiviats par le réactif calcique à des doses bien précises a permis un abattement très significatif de la charge polluante, ce qui a autorisé par la suite l'installation d'un traitement biologique par des filtres plantés de roseaux.

II. PHASE 2 : TRAITEMENT BIOLOGIQUE PAR FILTRE PLANTE DE ROSEAUX

Après l'étape de neutralisation, le surnageât a ensuite été orienté vers la station de traitement biologique. Cette station a été composée d'une série d'étages constitués chacun de plusieurs filtres plantés de roseaux qui fonctionnent en rotation. Le principe utilisé dans les filtres a été le suivant :

A. Principe

Le traitement par filtre planté de roseaux (figure 6) a été basé sur l'utilisation de leur système racinaire qui est très développé et très dense. Ces racines, spécialisées dans l'absorption de l'eau et des sels minéraux contenus dans le sol, ont accumulé des réserves et ont permis à la plante de se fixer au substrat.

Au cours des processus d'absorption, les racines ont libéré des glucides, des enzymes et d'autres nutriments, utilisables par les microorganismes. L'intense réseau racinaire a donc favorisé la fixation des bactéries épuratrices sur les rhizomes. Elles ont donc abrité une flore bactérienne importante, qui s'est nourrie des effluents et a dégradé la matière organique.

Toute une population de bactéries, champignons et autres microorganismes s'est concentrée ainsi autour de la racine : on a estimé que les bactéries, dans cette zone privilégiée, étaient 20 à 10000 fois plus nombreuses que dans un sol nu. Ces micro-organismes ont favorisé la minéralisation de l'azote et du phosphore, qui étaient alors disponibles pour la plante. Ainsi s'est créée une étroite coopération entre plantes et micro-organismes.

Cette partie du sol où des organismes vivants ont été associés est appelée la rhizosphère. L'activité microbienne au niveau de cette rhizosphère dépend de différents facteurs, comme la teneur en eau et en oxygène. Les bactéries fixées au niveau de cette rhizosphère sont aérobies : elles ont besoin d'oxygène pour dégrader la matière organique.

Outre leur implication, via leur système racinaire, dans la dégradation de la matière organique, les roseaux ont eu une action mécanique : avec le vent, ils ont cassé la croûte qui s'est formée à leurs pieds ; ce qui a permis de limiter les phénomènes de colmatage et de garantir la perméabilité du filtre en surface. Cette protection a été possible grâce au mode de croissance très rapide des racines. La rhizosphère a généré un système dé-colmatant grâce aux racines tubulaires (rhizomes traçants) et aux nouvelles tiges qui ont poussé à travers le massif filtrant. Les roseaux ont colonisé la totalité des casiers dès la deuxième année de fonctionnement.

Les filtres ont été garnis de différents matériaux en fonction des objectifs de traitement et de rendement recherchés. B. Epuration par filtres plantés de roseaux garnis d'apatite

1 . Le filtre planté de roseaux garni d'apatite s'est composé de bassins plantés de roseaux et garnis d'apatite. Cette roche phosphatée a favorisé l'élimination par adsorption et précipitation des orthophosphates (MOLLE « Les filtres plantés de roseaux : évolution de la recherche et tendances actuelles », Revue SET, 9 : 24-31 , 2012) [4], de certains métaux lourds (Pb, Cu, Zn,...) (Chafki et al., Sciences Lib., Ed. Mersenne, ISSN 21 1 1 - 4706, 3(1 10804): 1 -9, 201 1 ) [5] et des acides humiques (Thèse soutenue par El Asri, le 19 novembre 2009, Université Mohammed V - Agdal, Faculté des Sciences, Rabat) [6] responsables de la coloration des lixiviats.

Ce type de filtre (Figure 7) a assuré une rétention pérenne sur une phase solide (roche phosphaté) par des mécanismes d'adsorption et de précipitation, afin d'optimiser le contact entre l'eau et le matériau mis en œuvre et d'avoir un temps de séjour le plus grand possible par rapport au volume de réacteur. Le choix a été de travailler sur un système de filtre saturé en eau à écoulement horizontal. Le dimensionnement de ce type de filtre se base sur deux aspects dissociés, d'une part un aspect hydraulique pour s'assurer d'un écoulement sous-surfacique et, d'autre part, un aspect réactionnel pour garantir un temps de séjour suffisant autorisant les performances attendues du système. Dans ce type de filtre, la perméabilité du milieu, comme les cinétiques de rétention des polluants, sont souvent affectées par le développement de la biomasse et l'accumulation de matière organique au sein du filtre. Ceci justifie l'implantation de ce premier étage de traitement juste en aval de la stabilisation physico-chimique. Le pH élevé du surnageât a limité la prolifération de la biomasse et a assuré ainsi des performances très intéressantes en terme d'adsorption et de précipitation.

Les eaux traitées ont été orientées par la suite, pour une épuration finale, sur un deuxième étage constitué de deux filtres plantés de roseaux à écoulement horizontale et garni de graviers de granulométries différentes.

Listes des références

1. Slater et al., J. Environ. Sci. Health, A20(1 ) : 97-111 , 1985

2. Brevet FR 2904622

3. Brevet US 4,415,450

4. MOLLE « Les filtres plantés de roseaux : évolution de la recherche et tendances actuelles », Revue SET, 2012, 9 : 24-31, 2012

5. Chafki et al., Sciences Lib., Ed. Mersenne, ISSN 2111-4706, 3(110804): 1-9, 2011

6. Thèse soutenue par El Asri, le 19 novembre 2009, Université Mohammed V - Agdal, Faculté des Sciences, Rabat