Lagunage

Définition

Un lagunage, ou un marécage artificiel, est une zone humide construite et artificielle créée comme un nouvel habitat, ou un biotope remis en état, pour la faune indigène et les migrateurs. Participant à une forme de déseutrophisation des milieux eutrophes par phytoépuration, le lagunage crée une décharge anthropique des eaux usées, eaux pluviales de ruissellement, ou un traitement des eaux usées.

Il bonifie des terres après l'exploitation minière, les raffineries, ou d'autres perturbations écologiques tels que un requis d'atténuation pour les zones naturelles perdues suite à un développement humain.

Une piscine naturelle et ses deux stations de lagunage :

Le lagunage écologique exploite une zone artificielle pour épurer l'eau et la rendre potable, une épuration des eaux basée sur la déseutrophisation.

Explications

La station de lagunage est un filtre à hélophytes ou macrophytes (plantes aquatiques) qui purifie les eaux usées jusqu'à obtenir une qualité inoffensive pour l'environnement. Les filtres d'hélophytes sont conçus pour filtrer les étangs ou les eaux de ruissellement des routes, par exemple. L'épuration des eaux usées domestiques et des bassins de piscines écologiques est également possible.

Un filtre à hélophytes ou un filtre de marais est un filtre qui, avec l'aide de plantes hélophytes, purifie les eaux usées à une qualité sans danger pour l'environnement. Des filtres hélophytes sont installés, par exemple, pour empêcher l'eutrophisation des étangs ou filtrer l'eau courante des routes. La purification des eaux usées domestiques et des bassins de baignade écologiques est également possible.

Principe et fonctionnement

La lagunage naturel des zones humides agit comme un filtre de nature biologique, par élimination des sédiments et des polluants tels que les métaux lourds de l'eau et les zones humides artificielles peuvent être conçues pour imiter ces caractéristiques. Le but est souvent d'obtenir une eau potable pour l'eau de conduite. Une technique consiste à exploiter le lagunage aéré.

⭐ Par définition, le lagunage est un système d'assainissement basé sur l'épuration aérobie des eaux usées. Ces dernières séjournent un certain temps dans une succession de bassins (ils sont habituellement trois) organisés en série. Le principe de fonctionnement repose sur la production, via la photosynthèse, d'oxygène par les microphytes ou les macrophytes (les microphytes, à l'inverse des macrophytes, se caractérisent par leur très petite taille). Cet oxygène permet ensuite aux bactéries aérobies de dégrader la pollution, les polluants.

Les racines des plantes servent d'habitat aux micro-organismes qui contribuent à la dégradation des constituants des eaux usées, ainsi qu'à l'entrée de l'oxygène atmosphérique, ce qui améliore également les performances de nettoyage de la plante. Les stations d'épuration des eaux usées d'origine végétale sont scientifiquement reconnues dans la mesure où elles peuvent respecter les paramètres marginaux, dans la mesure où elles respectent les règles reconnues de la technologie. Une station d'épuration construite (piscine écologique) peut naturellement dégrader la plupart des composants de l'eau.

Cela se fait principalement par une combinaison de matériau filtrant (mécanique), l'absorption ou la décomposition d'éléments constitutifs de l'eau par des bactéries et des processus organiques (biologiques), l'adsorption sur des particules de sol (physiquement) et par des réactions de précipitation entre les racines (chimique).

La station de lagunage

Dans les stations de lagunage classiques (composées de trois bassins), les deux premiers d'entre eux permettent une oxydation de la matière organique par les bactéries aérobies (qui bénéficient de l'oxygène produit par différents végétaux, généralement des plantes vertes). Le troisième bassin, ou lagune tertiaire, permet d'affiner l'épuration. Lui aussi peut être planté de macrophytes (roseaux phragmites, joncs, carex, iris, etc.) pour favoriser le développement des micro-organismes qui assimileront une part d'azote et de phosphore.

✅ Les stations de lagunage sont très répandues en France. On estime que 20 % des stations d'épuration de l'Hexagone sont des stations de lagunage à hélophytes. Ce système d'assainissement présente l'avantage de bien s'intégrer dans le paysage et de créer un espace humide et naturel, comme une piscine naturelle. Son principal inconvénient repose sur son emprise foncière.

Le temps de séjour total des eaux usées dans la station de lagunage doit être de 45 jours à 60 jours. Les eaux (potentiellement des eaux grises domestiques) ainsi traitées peuvent être rejetées dans le milieu naturel.

Les plantes dans les filtres à macrophytes-hélophytes n'apportent pas la plus grande contribution à la purification, c'est principalement à cause des bactéries qui vivent dans le sol et des microphytes (algues par exemple) fixées au substrat. Les plantes d'une station de lagunage fournissent un bon environnement de vie pour ces bactéries dans une large mesure. Autour des racines des plantes vivent d'innombrables bactéries qui ont besoin d'oxygène.

Dans les champs d'écoulement et les filtres à écoulement horizontal, les plantes agissent comme une sorte de pompe à oxygène qui injecte de l'oxygène à la surface de l'eau par les racines. Les bactéries convertissent les déchets de l'eau en nutriments pour eux-mêmes et pour les plantes.

Plus loin dans un filtre à macrophytes-hélophytes, les bactéries qui vivent sans oxygène sont actives. Celles-ci se nourrissent entre autres des déchets des bactéries aérobies qui aiment l'oxygène, plus haut dans le filtre. De cette façon, l'eau est purifiée de manière naturelle, sans qu'il soit nécessaire d'ajouter des substances.

L'efficacité de purification des filtres à macrophytes-hélophytes est élevée, tandis que la consommation d'énergie est faible. Au plus, l'eau doit être pompée une seule fois pour être bien répartie sur le filtre. Ce dernier cas existe notamment dans le cas de filtres à flux vertical dans lesquels l'aération a lieu de manière significative par des interruptions de l'irrigation.

Dans les sites décentralisés comme les stations d'épuration pour le traitement des eaux usées, les stations de lagunage constituent une alternative à la purification en commun. Les coûts de raccordement au réseau d'égout peuvent être plus élevés que l'achat d'un filtre à macrophytes-hélophytes relativement simple.

Types de stations de lagunage

Il existe différents types de stations de lagunage et filtres à macrophytes :

• Le type le plus simple est le champ de flux. Ici, l'eau (modérément) polluée coule au fond d'un marais entre les plantes.
• Un système légèrement plus compliqué est le filtre à macrophytes inondé horizontalement. Ici, l'eau contaminée coule à travers le sol le long des racines des hélophytes sans entrer en contact avec l'air extérieur. Ce type de filtre contient souvent du sable et du gravier grossiers. Environ 5 m² de filtre est requis par personne.
• Par exemple, pour les eaux usées ménagères, le filtre à plantes macrophytes-hélophytes à flux vertical est utilisé. L'eau sale coule le long des racines de la plante en environ un à trois jours, à travers un bassin rempli de sable fin (et de couches de gravier ayant une fonction d'infiltration et de drainage). Lorsque l'eau sort du filtre, elle est suffisamment propre pour être rejetée dans les eaux de surface. Environ 3 m² de filtre est requis par personne.

Il existe également des stations de lagunage dotées d'un système permettant d'ajouter de l'oxygène supplémentaire. Cela augmente la bioactivité, ce qui profite à la capacité du filtre.

Législation des filtres à macrophytes et des stations de lagunage

À l'heure actuelle, la législation n'autorise pas les filtres à macrophytes et les stations de lagunage pour des installations d'assainissement dimensionnées pour moins de 20 Équivalents Habitants (EqH). Si vous n'êtes pas raccordé à un réseau collectif d'assainissement, et que vous êtes intéressé pour installer ce système d'assainissement, nous vous recommandons vivement de vous renseigner auprès de vos collectivités locales.

Un arrêté interministériel en date du 7 septembre 2009 prévoit que, suite à un protocole d'évaluation, certains dispositifs d'assainissement individuel pourront être autorisés pour les installations de moins de 20 EqH. C'est probablement le cas pour les filtres à macrophytes. Sans doute pourra-t-on installer des filtres à macrophytes pour des maisons individuelles un jour. L'idéal est bien entendu de réaliser un filtre à macrophytes en regroupant plusieurs habitations : cette solution présente l'avantage de diviser les coûts d'investissement et d'entretien des système de lagunage.

✅ Les exigences relatives au rejet des eaux usées traitées varient selon les sites pour la qualité de l'eau, en fonction des dommages pouvant être causés à l'environnement. Les filtres à macrophytes appartiennent généralement aux systèmes pouvant répondre aux exigences les plus strictes.

L'eau purifiée avec un filtre à macrophytes-hélophytes (effluent) ne convient pas comme eau de boisson à moins qu'une étape de purification supplémentaire telle que la nanofiltration ou l'ultrafiltration soit utilisée. L'investissement dans cette post-purification supplémentaire n'est intéressant que dans les pays où l'eau est rare et l'eau potable chère.

Historique

L'action purificatrice des systèmes lacustres et du lagunage était déjà connue dans les temps anciens. Dans la Rome impériale, la Cloaca Maxima a été rejeté dans les marais Pontins afin d'exploiter son pouvoir purificateur.

Depuis les années 1970, plusieurs études ont été développées pour la création de zones humides artificielles spécialement conçues pour la purification des eaux usées. En particulier en Allemagne de l'Ouest, des systèmes d'écoulement submergé en surface ont été développés.

L'utilisation de systèmes de phytoépuration (dépuration) pour le traitement des eaux usées est devenue un choix répandu dans le monde entier.