Instrumentation et suivi d’une station expérimentale de traitement des eaux usées selon le procédé « FPR non-saturé/saturé » pour l’optimisation du traitement de l’azote global

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Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Environnement de travail, missions et activités

Vous serez accueilli(e) au sein de l’Unité de Recherche (UR) REVERSAAL d’INRAE Centre Lyon-Grenoble Auvergne Rhône-Alpes située à Villeurbanne, qui compte 35 personnes (personnels temporaires compris) dont 12 ingénieurs/chercheurs permanents. Cette UR a pour objectif de faire progresser les connaissances pour élaborer des préconisations pertinentes et innovantes en termes de conception, de dimensionnement, d’exploitation et d’optimisation des installations de traitement et de valorisation des eaux usées domestiques. Elle développe des recherches en génie des procédés visant à réduire les émissions par les effluents, réutiliser les effluents traités et valoriser l’énergie et les matières (https://reversaal.inrae.fr/). L’unité travaille notamment sur la gestion décentralisée des eaux urbaines pour favoriser l’économie circulaire (réutilisation des eaux traitées) et rendre les villes plus résilientes face au changement climatique. 

Dans le domaine de l’assainissement, les filtres plantés de roseaux à écoulement vertical (FPR) sont très souvent proposés, et acceptés, pour les petites agglomérations d’assainissement car c'est une filière à la fois robuste aux surcharges hydrauliques et organiques et présentant de bonnes performances de traitement. Elle représente plus de 6 000 stations en France (sur un total de 23 000) et elle est largement étudiée par l’UR REVERSAAL afin d’optimiser ses dimensionnements et élargir ses applications. 

Mais la filière classique à 2 étages verticaux, qui permet de répondre aux enjeux piscicoles car elle assure une nitrification complète, n’est pas conçue pour la dénitrification (afin de réaliser le traitement de l’azote global).

La filière FPR à écoulement vertical avec zones non-saturée/saturée peut répondre à cette exigence de traitement. Elle a été identifiée par le groupe national Epnac dans une synthèse bibliographique (Epnac 2015, https://www.epnac.fr/filieres-de-traitement/filtres-plantes-de-roseaux) et étudiée par INRAE REVERSAAL (Millot 2017, Morvannou et al. 2017). Toutefois, les maîtres d’œuvre font état de l’absence de guide de dimensionnement et de retour d'expérience sur cette filière. Il est donc d’intérêt de mener une expérimentation sur la capacité des FPR à écoulement vertical à assurer la dénitrification moyennant des adaptations dans la conception : fond saturé, modification des hauteurs de couches des matériaux filtrants, recirculation des effluents. 

Contexte et objectifs du stage :

Le stage s’inscrit dans le cadre du projet « FPR non-saturé/saturé », financé par l’Agence de l’eau Rhône-Méditerranée Corse, dont l'objectif est d’améliorer la connaissance de cette filière et de confirmer sa capacité à assurer des performances fiables sur l’azote global. À l’issue du projet, un guide de conception et de dimensionnement de la filière FPR non-saturé/saturé sera publié afin de faciliter son déploiement par les bureaux d’études et les collectivités. 

Pour valider cette innovation de procédé, un site pilote est en cours de construction dans l’Ain : il s’agit d’une station de traitement des eaux usées de 300 équivalent-habitants, qui bénéficie d’une conception adaptée en partenariat avec INRAE. La station sera mise en route en mars 2027. 

Vous serez en charge de l’expérimentation conduite dans le cadre de ce projet, qui repose principalement sur :

• Rédiger une étude bibliographique des documents existants et récemment publiés sur le sujet ;
• Instrumenter ce nouveau site (avec le support de l’équipe technique de l’unité de recherche et des chercheurs) : installation du matériel de suivi, calibrage des sondes de mesures, conceptions adaptées, etc. ;
• Réaliser le suivi des premiers mois de fonctionnement du site : prélèvements par bilans 24h à l’aide de préleveurs automatiques, analyse des données de débits et des données des sondes de mesure en continu (conductivité, pH, redox, NH4, NO3) ;
• Effectuer des prélèvements ponctuels d’effluents à l’interface entre la zone non-saturée et la zone saturée du 1er étage afin de réaliser des bilans de masse des polluants dans la filière et modéliser le fonctionnement et la conception d’un filtre vertical non-saturé/saturé pour un objectif de nitrification complète et de dénitrification partielle optimisée ;
• Mettre en œuvre des traçages pour déterminer le temps de séjour dans la zone saturée et les conditions hydrauliques de passage des effluents, qui conditionnent la dénitrification ;
• Interpréter les résultats et construire des tableurs de données et de calculs automatisés ;  
• Rédiger un rapport de démarrage de la station et émettre des préconisations pour les suivis futurs. 

Conditions particulières d’activité : Le/la stagiaire sera basé(e) dans les locaux d’INRAE Lyon-Villeurbanne avec des déplacements hebdomadaires sur la station de traitement des eaux usées expérimentale où le contact avec des eaux usées réelles est possible.

Formations et compétences recherchées

• Formation recommandée : master 1 ou 2, ou étudiant ingénieur dans le domaine du génie des procédés.
• Connaissances souhaitées : génie des procédés, traitement des eaux usées, chimie analytique.
• Permis B obligatoire. 
• Aptitudes recherchées : goût du terrain et du travail collaboratif, rigueur, organisation dans le travail. 
   

Votre qualité de vie à INRAE

En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :

- jusqu'à 30 jours de congés + 15 RTT par an (pour un temps plein)
- de dispositifs de développement des compétences : formation, conseil en orientation professionnelle ;
- de la prise en charge à 50 % de votre cotisation à la complémentaire santé collective ;
- d'un soutien à la parentalité : CESU garde d'enfants, prestations pour les loisirs ;
- d'un accompagnement social : conseil et écoute, aides et prêts sociaux ;
- de prestations vacances et loisirs : chèque-vacances, hébergements à tarif préférentiel ;
- d'activités sportives et culturelles ;
- d'une restauration collective.

Modalités pour postuler

J'envoie mon CV et ma lettre de motivation