Étude du comportement d’un marais filtrant planté de végétaux à base de bagasse soumis à différentes charges organique et hydraulique dans un climat tropical

Eymard, Julia (2026). Étude du comportement d’un marais filtrant planté de végétaux à base de bagasse soumis à différentes charges organique et hydraulique dans un climat tropical. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les rejets d’azote et de phosphore dans les eaux usées contribuent à l’eutrophisation des milieux aquatiques, ce qui nécessite le développement de solutions de traitement efficaces et durables. Dans cette perspective, les marais filtrants utilisant des substrats alternatifs issus de résidus agricoles représentent une approche intéressante, notamment en climat tropical où la disponibilité de biomasses locales offre un potentiel de valorisation. Cette étude évalue les performances d’un marais filtrant à écoulement vertical planté de Canna indica utilisant la bagasse de canne à sucre comme substrat, soumis à différentes charges hydrauliques et organiques dans un contexte de climat tropical contrôlé.

Le dispositif expérimental est composé de quatre unités pilotes, soit trois unités contenant de la bagasse (résidu fibreux de la canne à sucre) de différentes granulométries et une unité témoin (traditionnelle) constituée de gravier et de sable. Les performances ont été évaluées à partir du suivi des différentes formes de l’azote, du phosphore total et de l’alcalinité au cours de plusieurs phases d’exploitation avec variations de la charges hydrauliques et organiques.

Les résultats ont montré que les unités à base de bagasse permettaient un enlèvement efficace de l’azote ammoniacal, avec des rendements compris entre 65 et 88 %, et que les granulométries les plus fines favorisaient généralement les meilleures performances. Pour le phosphore, l’unité témoin a obtenu les rendements les plus élevés, variant de 41 à 64 %, alors que les unités contenant de la bagasse ont présenté des rendements de 20 à 51 %. Une charge hydraulique de 144 mm/d a permis d’obtenir les meilleures performances globales en azote. De manière générale, une diminution de la charge organique s’est accompagnée d’une amélioration des rendements d’élimination de l’azote ammoniacal, alors que les performances relatives à l’azote global ont diminué. Pour le phosphore, les résultats mettent en évidence l’existence d’une charge organique optimale, soulignant que les performances du système dépendent d’un équilibre entre l’activité biologique et les mécanismes de rétention du phosphore. Ces résultats confirment le potentiel de la bagasse comme substrat alternatif pour le traitement de l’azote dans les marais filtrants, tout en soulignant les limites de ce matériau pour la rétention du phosphore.

Titre traduit

Study of the performance of a bagasse-based planted constructed wetland under different organic and hydraulic loading disturbances with tropical climate conditions

Résumé traduit

Nitrogen and phosphorus discharges from wastewater contribute to the eutrophication of aquatic ecosystems, highlighting the need for effective and sustainable treatment solutions. In this context, constructed wetlands using alternative substrates derived from agricultural residues represent an interesting approach, particularly in tropical climates where the availability of local biomass offers opportunities for resource recovery. This study evaluates the performance of a vertical-flow constructed wetland planted with Canna indica and using sugarcane bagasse as a substrate under varying hydraulic and organic loading conditions under tropical climate conditions.

The experimental setup consisted of four pilot units: three units containing bagasse with different particle sizes and one control unit composed of gravel and sand. Performance was assessed through the monitoring of nitrogen species, total phosphorus, and alkalinity over several operational phases.

The results showed that the bagasse-based units achieved effective ammonium nitrogen removal, with efficiencies ranging from 65,4% to 87,5%, while finer bagasse particle sizes generally yielded better performance. For phosphorus removal, the control unit achieved the highest efficiencies, ranging from 40,5% to 64,0%, whereas the bagasse-based units exhibited removal efficiencies between 20,2% and 51,3%. A hydraulic loading rate of 144 mm/day provided the best overall nitrogen removal performance. Overall, decreasing the organic loading rate improved ammonium nitrogen removal but reduced total nitrogen removal performance. For phosphorus, the results highlighted the existence of an optimal organic loading rate, indicating that system performance depends on a balance between biological activity and phosphorus retention mechanisms. Despite the applied hydraulic and organic loading disturbances, the systems demonstrated good operational resilience.

These findings confirm the potential of bagasse as an alternative substrate for nitrogen removal in constructed wetlands while highlighting the limitations of this material for phosphorus retention.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de l'environnement". Comprend des références bibliographiques (pages 121-155).
Mots-clés libres:	marais filtrant, bagasse de canne à sucre, Canna indica, azote, phosphore, charge hydraulique, charge organique, résilience, traitement des eaux usées
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur(-trice) Monette, Frédéric
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de l'environnement
Date de dépôt:	23 sept. 2026 14:39
Dernière modification:	23 sept. 2026 14:39
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/4092

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