Récolte d’Échinochloa colona en milieu naturel

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Traitement des boues de vidange

Certaines caractéristiques des boues de vidange en font un produit difficile à manier. Les boues de vidange sont trop riches en polluants pour pouvoir être déversées dans les eaux de surface. Elles sont trop concentrées pour être traitées comme les eaux usées domestiques. Elles sont trop liquides pour être mises en décharge ou traitées comme des déchets solides. Elles sont, par ailleurs, trop riches en pathogènes pour être directement utilisées sans risques pour la fertilisation des cultures.
La première étape du traitement des boues de vidange consiste donc en général en une stabilisation des boues et en une séparation des phases solide et liquide. La fraction liquide peut ensuite être traitée séparément, en général avec les techniques de traitement des eaux usées. La fraction solide subit quant à elle un traitement visant l’amélioration de ses caractéristiques en vue d’une mise en décharge ou d’une valorisation agricole, ou plus récemment, d’une valorisation énergétique. Le traitement des boues de vidange doit donc comprendre différentes étapes au cours desquelles les techniques disponibles peuvent être combinées de différentes manières en fonction des contraintes locales et des objectifs fixés (Koné etal., 2007).

Les techniques à faible coût

La figure 1ci-dessous présente un aperçu d’options potentielles à couts modestes pour le traitement des boues de vidange. Quelques-unes d’entre elles ont déjà été testées ou sont en train d’être testées par SANDEC et ses partenaires.
Parmi les options de traitement des boues de vidange à faible coût, on peut citer notamment les plus utilisées au Sénégal :

Digestion anaérobie

La digestion des boues est un procédé naturel durant lequel la matière organique est décomposée en absence d’oxygène. Les décomposeurs sont des microorganismes le plus souvent contenus dans les boues. Mais il peut également s’agir de champignons ou d’insectes particulièrement adaptés à cette fonction saprophage. Du biogaz est produit durant ce procédé, il peut être collecté et utilisé. Le produit résultant de la digestion des boues présente de forts taux en azote, phosphate et potassium (Fanny, 2007)

Bassins de sédimentation/épaississement

Les bassins de sédimentation conviennent au traitement des BV partiellement stabilisées comme celles provenant de fosses septiques ou de la plupart des autres systèmes d’assainissement individuel. Ils ne conviennent pas aux boues très fraîches issues des toilettes publiques non raccordées mais peuvent les accueillir en mélange avec des boues mieux stabilisées(Zurbrugg, 2006).

Lits de séchage

On distingue, deux types de lits de séchage, notamment les lits de séchage non plantés et les lits de séchage plantés.
Lits de séchage non plantés.
C’est une technologie d’une grande fiabilité équipée d’un filtre de sable et d’un système de drainage. Les boues de vidange brutes ou épaissies sont chargées sur le lit. L’eau qu’elles contiennent est évacuée dans sa majorité à travers le filtre, par infiltration, le reste par évaporation. Une grande partie de MES est retenue à la surface du filtre. L’efficacité de la déshydratation dépend non seulement de la teneur en MVS initiales mais également de la charge. Les boues déshydratées peuvent être directement mises en séchage ou soumises à un traitement d’hygiénisation si une valorisation agricole est envisagée. Ces boues sont très faiblement hygiénisées car contenant 100 % des œufs d’helminthes retenus à la surface du filtre (Kuffouret al., 2009). Le traitement hygiénique le plus adapté est le co-compostage. Quel que soit le type de lit utilisé, la technologie de la filtration des boues obéit au principe d’infiltration-percolation (Sonko, 2008).
Les lits de séchage plantés
Ils sont de trois types : les marais à eau libre, les filtres plantés à flux horizontale et les filtres plantés à flux verticale. La déshydratation des boues sur les lits de séchage plantés (aussi connu comme les marais artificiels à écoulement vertical) est actuellement considéré comme une solution rentable et une approche techniquement faisable pour la déshydratation des boues, dans leur processus de stabilisation et d’humification (Koottatep et al., 2005 ; Koné et al., 2004). Leurs principaux avantages sont leur viabilité à long terme, leur facilité d’exploitation et leurs coûts de maintenance extrêmement faible (Randall, 2003 ; Rulkens, 2004). Les lits de séchage plantés inondés de boue créent un environnement très hostile pour les plantes, car leurs racines ne sont pas seulement exposées en permanence à des conditions anaérobies, mais également à une vaste gamme de concentrations de toxines organiques et inorganiques. Par conséquent, les macrophytes choisi devraient répondre à des critères tels qu’une croissance rapide dans des conditions stressantes, un taux de transpiration élevée, des rhizomes et des racines à croissance profonde, une tolérance à différents niveaux d’inondation et de sécheresse, y compris à une variabilité du pH et de la salinité (De Maeseneer, 1997).
Le principe de base du système selon Kengne et al., 2008, est simple: les boues sont appliquées sur le lit, permettant ainsi à la phase solide, d’être retenue à la surface de la matrice filtrante, où il subit une minéralisation, tandis que la phase liquide s’écoule du système et est traitée ultérieurement. Le système repose sur les plantes, dont le rôle majeur dans la déshydratation des boues est :
• Augmenter le taux d’évapotranspiration des lits avec leur végétation denseGopal,( B., 1995),
• Faciliter l’infiltration de l’eau via les espaces tubulaires formées par le mouvement des tiges sous l’effet du vent; maintenant ainsi l’efficacité du drainage et empêchant du même coût le colmatage de la couche de boue (De Maeseneer, 1997 ; Lee et al.,2007),
• Libérer l’oxygène, dans le matrice filtrante par les racines (Tanner, 1996 ; Brix,1997 ;Edwards et al.,2006 ;Lee etal., 2007),
• Offrir une grande surface pour la colonisation microbienne (Chen et al., 2007),
• Absorber les nutriments contenus dans les boues brutes, même si c’est une fraction mineure (Peterson et al.,1996).

Les différents types de lits de séchage plantés

Les Marais à eau libre

Les systèmes à surface d’eau libre qui ressemblent grossièrement aux marais naturels. Ce sont des zones d’eau libre, qui peuvent contenir de la végétation flottante ou des plantes fixées. Comme les eaux usées s’écoulent à travers la zone humide, elle sont traitées par les processus de sédimentation, de filtration, de réduction, d’adsorption et de précipitation (Kadlec et al., 2009).

Les filtres plantés à flux horizontale

Les filtres plantés à flux horizontale (Figure 3) dans lesquels l’eau apportée par le bas circule horizontalement de l’entrée à la sortie à travers un lit de sable planté faisant office de surface filtrante.

Les filtres plantés à flux vertical

Les filtres plantés à flux vertical (Figure 4) où l’eau est traitée au cours de sa percolation à travers la zone des racines. Contrairement aux filtres plantés à flux horizontal, les filtres plantés à flux vertical forcent la circulation de l’eau à travers le média filtrant par le biais du drainage (Koottatepet al., 2005).
Les lits de séchage plantés à flux vertical sont une technologie récente de traitement des boues de vidange, utilisés surtout en Europe. Ils offrent de nombreux avantages liés à leur caractère économique, leur efficacité et leur durabilité. En Afrique, cette méthode n’a été utilisée qu’a des fins expérimentales, pour définir les performances de traitement ainsi que les conditions d’acclimatation des végétaux, des macrophytes tels qu’Échinochloaet Cyperus (Kengne, 2006) ou Phragmites et Typhas (Tine et al.,2009). Le traitement des boues de vidange sur lit de séchage planté d’Échinochloa a donné de bons rendements épuratoires avec des taux d’abattement de 78 % pour le NH 4+, 88 % pour les MS, 92 % pour les MES et 98 % pour la DCO (Kengne, 2006).
Les macrophytes peuvent assimiler les polluants dans leurs tissus et fournissent une surface et un environnement important aux micro-organismes (Vymazal, 2002). Ceci, crée de bonnes conditions pour la sédimentation des matières en suspension (MES). La croissance des racines dans les agrégats aide à décomposer la matière organique et réduit le colmatage par la création de canaux permettant à l’eau de passer à travers le système à flux vertical. Les macrophytes transportent environ 90% de la quantité d’oxygène disponible dans la rhizosphère. Cela stimule à la fois la décomposition aérobie de la matière organique et la croissance des bactéries nitrifiantes (Reddyet al.,1989 ; Brix, 1997 ; Scholz, 2006). Toutefois, par rapport aux micro-organismes, les macrophytes ne jouent qu’un rôle secondaire dans la dégradation de matières organiques dans les zones humides (Stottmeisteret al.,2003).

L’assainissement au Sénégal

L’assainissement est une démarche visant à améliorer la situation sanitaire globale de l’environnement dans ses différentes composantes. Il comprend la collecte, le traitement et l’évacuation des déchets liquides, solides et excréments (Anonyme 2).

Gestion des eaux usées

Le Sénégal, comme la plupart des pays en développement, enregistre des ratios faibles relativement à l’accès et au développement de services et pratiques en matière d’hygiène et d’assainissement. Ainsi le taux de couverture national au Sénégal en matière d’assainissement est passé de 33 à 57% entre 1990 et 2004, avec une augmentation de 53 à 79% en milieu urbain et de 19 à 34% en milieu rural (PAQPUD, 2007). Cette progression de 24 points suggère que le Sénégal pourrait atteindre l’objectif du Millénaire pour le développement relatif à l’assainissement grâce à ses efforts en milieu urbain, mais l’objectif ne sera pas atteint en milieu rural. Ce retard est lié à plusieurs facteurs parmi lesquels la pauvreté, l’insuffisance ou l’inefficacité de la sensibilisation, l’acceptation sociale de la pratique défécatoire à l’air libre, le coût élevé des ouvrages d’assainissement améliorés, l’absence de mécanisme de financement adéquat, etc (PAQPUD, 2007).
Dans les villes dites assainies, une faible partie de la population est raccordée au réseau d’égout. L’analyse des pratiques actuelles a montré que l’assainissement autonome est surtout concentré dans les zones périphériques démunies autour des grandes villes (ONAS, 2002). La ville de Dakar ne fait pas une exception avec 75% de la population qui utilise des techniques individuelles d’assainissement souvent incomplètes. En fait un système individuel complet doit comporter à la fois une installation de prétraitement ou fosses toutes eaux, un système d’épuration généralement l’épandage souterrain et un dispositif d’évacuation ou de stockage des eaux épurées. A cela s’ajoutent des problèmes d’hygiène et d’environnement liés à la vidange des fosses qui se fait soit par des entreprises possédant des camions vidangeurs, soit par des éboueurs individuels professionnels appelés «baay pelle», soit par des membres de la maison. Cette vidange manuelle représente 43% dans les villes principales et 68% dans les villes secondaires (PAQPUD, 2007). Les boues soutirées sont le plus souvent enfouies dans la rue et dans la cours des concessions. Sur la base de ces constats, l’ONAS a mis en œuvre un programme d’amélioration de l’environnement sanitaire des quartiers périurbains de la région de Dakar à travers son programme PAQPUD qui est une composante du Programme Eau à Long Terme (PLT). Le PAQPUD, qui est intervenu dans 1 commune, 30 communes d’arrondissement, et 2 communautés rurales, a eu des résultats satisfaisants. Ce programme a permis à plus de 743.082 personnes de bénéficier de systèmes d’assainissement adéquats à travers la réalisation de 63.548 ouvrages individuels et de 3 stations de traitement de boues de vidange (Cambérène, Rufisque et Niayes). Le succès du PAQPUD a davantage motivé les pouvoirs publics et les bailleurs de fonds comme la Banque mondiale, la Fondation Bill et Melinda Gates, à renforcer leurs actions aussi bien dans l’assainissement urbain que dans l’assainissement rural avec la mise sur pied du programme eau potable et assainissement du millénaire (PEPAM) pour 2005-2015 et le Programme de Restructuration du Marché des Boues de Vidange. Le premier vise, entre autres objectifs, la réduction de moitié du nombre de personnes n’ayant pas accès à l’assainissement en vue de l’atteinte des OMD d’ici à 2015. Les taux d’accès à l’assainissement attendus sont de 88% à Dakar, 72% dans les autres villes assainies et 68% dans les centres non assainis (PAQPUD, 2007). L’assainissement butte en général sur un certain nombre de problème tels que la fiabilité et le manque d’entretien des ouvrages d’assainissement, les contraintes financières et budgétaires du secteur, le pouvoir économique et financier des ménages qui financent leurs ouvrages d’assainissement, l’adhésion effective des populations bénéficiaires, le problème d’espace auquel sont confrontées les grandes villes comme Dakar, qui anéantit souvent toutes possibilités de réalisation d’ouvrages réglementaires en matière d’assainissement autonome, génératrice des boues de vidange.

Gestion des boues de vidange au Sénégal

La gestion des boues de vidange (GBV) constitue aujourd’hui une nouvelle problématique pour l’assainissement au Sénégal. Du point de vue institutionnel, elle est dévolue au service de l’Assainissement Autonome (Direction des Études et des Travaux) et à la Direction Commerciale de l’Office Nationale de l’Assainissement du Sénégal. Cet organisme public est né de la réforme institutionnelle de 1995 qui a vu la Société Nationale d’Exploitation des Eaux du Sénégal (SONEES), qui à l’époque gérait à la fois les services publics d’assainissement et d’hydraulique urbaine, être scindé en 3 entités : un service public de l’hydraulique urbaine confié à 2 sociétés dont une pour le patrimoine, la SONES et une autre pour l’exploitation, la SDE un service public de l’assainissement géré par l’ONAS qui est chargé de la collecte, du traitement, de la valorisation et de l’évacuation des eaux usées en zones urbaines et périurbaines.
Ces institutions étatiques côtoient, dans le secteur des boues de vidange, les sociétés de vidange et les vidangeurs manuels (« bayes pelles »). Les sociétés de vidanges sont gérées par des structures privées de type individuels ou de type des entreprises de petite taille. À Dakar, en 2006, le parc automobile des sociétés de vidange regroupait près de 130 véhicules recensés, composés en majorité de camions pompeurs (83% des véhicules), de camions hydrocureurs et de quelques tonnes à lisier qui sont gérées par les communes (Diongue, 2006). Si ces vidangeurs formels sont bien connus car regroupés en association pour la majorité, les vidangeurs manuels sont, quant à eux, peu connus et opèrent dans la clandestinité.
Dans tous les cas, toutes ces institutions opèrent dans un cadre juridique très flou concernant la GBV. En effet, l’étude du cadre juridique a révélé l’absence de textes de loi spécifique à la GBV. Au niveau national, on trouve des textes relatifs à l’hygiène, à l’eau, à l’urbanisme et à l’environnement. Dans tous ces textes, seule la gestion de l’eau et des eaux usées est abordée de manière directe ou indirecte. Au niveau communal, il n’existe pas d’arrêté municipal relatif à la gestion de l’assainissement sous aucune de ses formes.
Pour remédier à ces manquements, l’état du Sénégal a promulgué la loi dont la teneur suit : LOI n° 2009-24 du 8 juillet 2009 portant Code de l’Assainissement et le Décret 2011-245 du 17 février 2011 portant application du Code de l’assainissement. Ce texte de loi légifère dans le secteur de l’assainissement en général dont la GBV constitue un maillon important (Anonyme 1, 2012).
En réalité, la GBV concerne 70 % de la population du Sénégal en marge du réseau d’égout. Parmi cette importante frange de la population, certains défèquent dans la nature ; le reste accumule leurs eaux usées dans des fosses septiques ou dans des latrines. En zone rurale, où la densité de la population est relativement faible, la pratique la plus courante en matière de GBV,est la fermeture d’une latrine et l’ouverture d’une nouvelle adjacente. Par contre en zone urbaine, où les terres sont rares, la croissance démographique ainsi que la densité des habitations élevées, ces pratiques ne peuvent se faire.Les ouvrages d’assainissement sont par conséquent plus durables et doivent nécessairement être vidangés (Bolomey, 2003).
Ces vidanges sont effectuées par des entreprises qui utilisent pour l’essentiel des camionsciternes sur lesquels sont montées des motopompes qui aspirent la boue. Ces engins, du fait de leur qualité, n’arrivent en général, à soutirer de la fosse que les boues liquides. Les usagers ont alors recours à des vidangeurs manuels « les bayes pelles » pour extraire la partie solide décantées au fond. Ce soutirage manuel des boues est parfois la seule alternative qui s’offre à certains ménages au niveau de plusieurs quartiers de Dakar. Ceci est lié, selon Baldé et Ndiouk (2002), soit à l’inaccessibilité de ces quartiers par les camions du fait de l’ensablement ou de l’étroitesse des rues ou pour des raisons d’ordre économique. Il faut dire, en effet, que la vidange mécanisée est en moyenne facturée à 25 000 FCFA alors que les coûts de la vidange manuelle qui concerne 32% des ménages, varient entre 8 000 et 20 000 FCFA (Diongue, 2006).
Les boues extraites des fosses, dans le cas de la vidange manuelle, sont déversées dans un trou foré dans la cour de la maison ou dans la rue. Dans le cas de la vidange mécanisée, les boues sont acheminées vers les différentes déposantes de Dakarau prix de 300 F CFA le m vidangé. Cependant, une quantité non négligeable de ces boues n’arrive pas aux stations et est déversée clandestinement dans la nature ou dans le réseau d’égouts, via les regards, avec des conséquences diverses sur l’Environnement et la Santé des populations.

Matériel

Site d’étude

L’étude a été réalisée à l’intérieur de la station expérimentale de traitement des boues de vidange de Cambèréne. Selon Tineet al., 2009, le climat du secteur est Sahélo-Soudanien caractérisé par deux saisons différentes :
Une saison des pluies de juin à octobre avec des précipitations moyennes de 300 à 400 mm, Saison sèche de novembre à mai.
La température moyenne est de 25° C, enregistrée entre décembre et mai. Cependant, entre juin et octobre, la température moyenne est de 30°C.
Pour atteindre l’objectif que nous nous sommes fixé, le matériel suivantva être utilisés :

Matériel (dispositif expérimental)

Conception du lit séchage

Dans le cadre de cette étude des barils en plastique de 200 litres ont été utilisés comme support pour les lits de séchage plantés. Ces lits expérimentaux au nombre de 9 sont de forme cylindrique avec une profondeur de 0,9 m et un rayon de 0,25 m soit une superficie de 0,196 m². Sur chaque lit, un massif filtrant a été constitué. Ce massif filtrant est composé de bas en haut par une couche de 10cm de gravier grossier concassé de diamètre 10 à 40 mm, une couche de 10cm de gravier fin concassé de diamètre 5 à 10mm, et d’une couche de 15cm de sable deplage lavé et tamisé(diamètre entre 0,09 et 8 mm) sur laquelle sont plantées les boutures d’ Echinochloa colona. La base du dispositif de filtration est occupée par un drain central perforé, qui traverse tout le lit et débouche dans un fûtde 100 litres qui permet la récupération du percolat(Figures 6 et 7).

Table des matières

INTRODUCTION
OBJECTIF DE L’ETUDE
PREMIERE PARTIE : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE 1. TRAITEMENT DES BOUES DE VIDANGE
1.1. Définitions
1.1.1. Assainissement autonome
1.1.2. Les boues de vidange
1.2. Traitement des boues de vidange
1.2.1. Les techniques à faible coût
1.2.1.1. Digestion anaérobie
1.2.1.2. Bassins de sédimentation/épaississement
1.2.1.3. Lits de séchage
1.2.1.4. Les différents types de lits de séchage plantés
1.2.1.4.1. Les Marais à eau libre
1.2.1.4.2. Les filtres plantés à flux horizontale
1.2.1.4.3. Les filtres plantés à flux vertical
CHAPITRE 2. L’ASSAINISSEMENT AU SENEGAL
2.1. Gestion des eaux usées
2.2. Gestion des boues de vidange au Sénégal
DEUXIEME PARTIE : PARTIE EXPERIMENTALE
CHAPITRE 3. MATERIEL ET METHODES
3.1. Matériel
3.1.1. Site d’étude
3.1.2. Matériel (dispositif expérimental)
3.1.2.1. Conception du lit séchage
3.1.2.2. Présentation d’Echinochloa colona
3.1.2.2.1. Caractères botaniques
3.1.2.2.2. Ecologie et répartition géographique
3.1.2.2.3. Importance économique
3.1.2.3. Boues de vidange
3.2. Méthodes (procédure Expérimentale)
3.2.1. Recherche documentaire
3.2.2. Entretiens
3.2.3. Récolte d’Échinochloa colona en milieu naturel
3.2.4. Plantation
3.2.5. Acclimatation
3.2.6. Fonctionnement à charge nominale
3.2.7. Protocole expérimental
3.2.8. Détermination de l’effet de charge sur la dynamique de croissance des plantes
3.2.8.1. La densité des plantes
3.2.8.2. La taille des plantes
3.2.8.3. L’étude de la biomasse végétale des plantes
3.2.9. Détermination de l’effet de charge sur les performances épuratoires du système
3.2.9.1. Évaluation des performances du système
3.2.9.2. Suivis des paramètres physico-chimiques
CHAPITRE 4. RESULTATS ET DISCUSSIONS
4.1. Caractéristiques physico-chimiques du surnageant des bassins de décantation
4.2. Caractéristiques des boues brutes
4.2.1. Caractéristiques physico-chimiques
4.2.2. Caractéristiques parasitologique des boues brutes
4.3. Effet de la charge sur le développement des plantes
4.3.1. Effet de la charge sur la densité des plantes
4.3.2. Effet de la charge sur l’évolution de la taille des plantes
4.3.3. Effet de la charge sur la biomasse végétale
4.3.3.1. Effet de la charge sur la biomasse végétale aérienne des plantes
4.3.3.2. Effet de la charge sur la biomasse végétale racinaire des plantes
4.4. Effet de la charge sur la performance épuratoire du système.
4.4.1. Caractérisation du percolat
4.4.1.1. Le volume du percolat
4.4.1.2. Caractéristiques physico-chimique des percolats
4.4.2. Les Rendements épuratoires des lits
4.4.3. Effet de la charge sur la contamination parasitologique des biosolides et les percolats
4.4.4. Effet de la charge sur la contamination parasitaire des plantes
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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