Les filtres horizontaux étant sensible au colmatage ils ne peuvent pas être alimentés en eaux brutes. Le règlage des filtres horizontaux sont plus complexes que ceux des filtres plantés verticaux.
Le bassin est composé d’un ou plusieurs filtres à écoulement horizontal, afin de limiter l’emprise de la station d’épuration et d’adapter la solution à la forme de la parcelle. Son fonctionnement est dit « en continu » contraitement aux filtres verticaux.
Les différents substrats sont placés de manière à créer une succession horizontale de granulométrie en miroir par rapport à la moitié de la longueur du filtre sur une épaisseur définie. L’alimentation à partir du peigne d’alimentation situé en début de filtre et empris dans une bande de matériau drainant permet de créer une lame d’eau sur la largeur et la hauteur du filtre.
Ces lames d’eau sont alors poussées successivement sur la longueur du filtre par l’arrivée de nouvelles lames d’eau qui se succèdent. Cela permet un écoulement horizontal du type « piston » sur l’ensemble de la longueur du filtre.
Ce filtre est maintenu en charge avec un niveau d’eau juste sous la surface substrat par le réglage du niveau d’eau via un regard de réglage propre à chaque filtre.
Le rôle des plantes aquatiques sur ce second étage est avant tout de développer une grande masse racinaire afin d’entretenir une microflore la plus importante possible. C’est celle-ci qui permettra la biodégradation de la partie dissoute de la pollution.
Dans ce cas, il existe une large gamme d’hélophytes possible du type : roseau, salicaire, iris, joncs, massettes, carex, glycérie, rubanier,…
Certaines espèces sont plus adaptées aux filtres horizontaux présentant la garantie d’un substrat humide en permanence alors que d’autres seront plus résistantes aux périodes de repos sec des filtres verticaux.
Contrairement aux filtres à écoulement vertical qui fonctionne sous condition aérobie, les filtres à écoulement horizontaux sont en conditions anoxiques, c’est à dire privés d’oxygène. Dans ce filtre, maintenu en charge juste sous le niveau du substrat (l’eau n’est pas apparente), une dénitrification partielle est possible, ce qui complémente la nitrification du premier étage de filtration.
Les filtres horizontaux du second étage assimilé à des cultures fixées opèrent une biodégradation par le biofilm installé sur substrat fin et entretenu par les plantes. Ces filtres fonctionnant en charge permettent des temps de séjour plus important que des filtres verticaux et donc un contact plus long entre les microorganismes et l’effluent pour de meilleures performances de biodégradation.