Le fonctionnement des zones humides artificielles

Les différents types de zones humides artificielles

Les zones humides artificielles se présentent comme de petites unités de traitement des eaux usées. Leur fond est imperméabilisé pour éviter toute contamination du sol par les eaux polluées [1]. On distingue deux principaux types de zones humides artificielles: les zones humides de type « Free Water Surface » (FWS), où l'eau s'écoule en surface et les zones humides de type « Subsurface Flow System » (SFS), où l'eau s'écoule sous la surface.

Les zones humides de type FWS se caractérisent par la présence d'un compartiment où l'eau est à surface libre créant des conditions aérobies. Dans d'autres compartiments, la végétation de type flottante ou émergée se développe sur un sol saturé en eau créant des conditions anaérobie. On parle en français de « lagunage à macrophytes » [2]. Dans ces systèmes, on retrouve les principaux processus de traitement qu'on observe dans les zones humides naturelles tels que la sédimentation, la filtration, la digestion, l'oxydoréduction, l'adsorption et la précipitation. Les FWS sont plus efficaces dans les zones à climat chaud, car les constantes de réaction des processus biochimiques sont plus faibles lorsque les températures diminuent. En effet, la figure 1 présente un schéma de la structure d'une zone humide de type FWS.


Figure 1: Structure d'une zone humide de type FWS [3].


Les zones humides artificielles de type SFS sont constituées d'une couche de sol de type graviers, sur lequel on fait pousser des plantes aquatiques. Le support peut être formé à partir d'un sol en place ou rapporté. L'écoulement est sub-superficiel à dominante horizontale [2]. Contrairement aux FWS, les eaux usées des SFS s'écoulent sous la surface du sol, où elles entrent en contact avec les racines des plantes. Comme les eaux usées ne sont pas exposées à la surface, il n'y a pas de risques de diffusion de mauvaises odeurs, de développement de vecteurs de maladies (moustiques, mouches...) ou de toxicité pour les hommes et des animaux suite au contact direct avec les eaux usées. En général, pour une même capacité de traitement, les SFS occasionnent moins de coûts et demandent moins de place que les FWS. La figure 2 présente la structure d'une zone humide de type SFS.

Figure 2: Structure d'une zone humide de type SFS [3].

En Angleterre et au Danemark, ces deux types de zones humides sont utilisées pour le traitement d'effluents de type secondaire et tertiaire produites par des communautés de l'ordre de la centaine ou du milliers d'habitants.

Il faut reconnaître que les zones humides artificielles ont une efficacité très variable qui dépend de leur conception, des types d'effluents qu'elles reçoivent, des conditions climatiques, de leur âge... Par ailleurs, on constate que les zones humides les plus performantes s'éloignent de plus en plus des zones humides naturelles. Ainsi les FWS qui sont plus semblables aux zones humides naturelles du point de vue de la biodiversité sont en général moins performantes que les SFS du point de vue de l'épuration [2].

Les zones humides de types FWS et SFS peuvent être utilisées pour traiter des effluents de nature variée [4]. Ainsi, en plus du traitement des eaux usées, elles sont utilisées pour la traitement des eaux issues du drainage des mines, des parcelles agricoles, des exploitations d'élevage et des centres de stockage des déchets. Cependant, dans les cas où la place est limitée et s'il y a une population à proximité du site, on préfèrera utiliser les zones humides de type SFS. En effet, ces dispositifs nécessitent moins de surface pour leur implantation et fonctionnent avec un écoulement souterrain. D'une part, le public ne sera pas exposé aux eaux usées, d'autre part, ces systèmes sont plus stables dans les régions de climats froids, puisque le sol atténue les variations de température et protège les eaux du gel [5]. Le tableau 3 compare les deux types de zones humides en récapitulant les principaux avantages et inconvénients.

Tableau 3. Comparaison entre les zones humides de type FWS et SFS [3]



Références:

[1] United States Environmental Protection Agency, September 2000, Wastewater Technology Fact Sheet: « Free Water Surface Wetlands », EPA 832-F-00-024.

[2] Eliane Fustec, Jean-Claude Lefeuvre et coll., 2000, Fonctions et valeurs des zones humides, éditions DUNOB.

[3] http://pgoforth.myweb.uga.edu/page3.html

[4]http://siteresources.worldbank.org/INTWRD/Resources/30_Christian_Severin_GEF_Nutrient_Reduction_Potential_of_Wetlands.pdf

[5] United States Environmental Protection Agency, September 2000, Wastewater Technology Fact Sheet: « Free Water Surface Wetlands », EPA 832-F-00-024.

 

 

 

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