FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN

FONCTIONNEMENT ET ENTRETIEN

KCM n’a pas connaissance d’installations spécifiques dans la Région des Caraïbes.

EPA, Septembre 1992; U.S. Department of Commerce, 1991.

Les systèmes individuels pour l’évacuation des eaux d’égouts consistent en une variété de toilettes n’utilisant pas d’eau. Les principaux types de toilettes qui n’utilisent pas d’eau sont les latrines à fosses, les toilettes à incinération, les toilettes à compost et les toilettes à recirculation d’huile. Ces systèmes peuvent être utilisés dans des zones où il n’y a pas l’eau courante et lorsque des systèmes de collecte des eaux d’égouts ou des systèmes d’évacuation indépendants sont nécessaires pour les eaux noires (excréments) et les eaux grises (autres déchets).

• Les latrines à fosses sont des trous dans le sol dans lesquels de petites quantités d’excréments et d’eaux d’égouts sont stockées, les liquides s’infiltrant lentement dans le sol.

• Les toilettes à incinération sont de petites unités qui brûlent les excréments et les autres déchets. Ceux-ci sont récupérés dans un petit compartiment et sont périodiquement incinérés avec des combustibles fossiles ou électriquement.

• Les toilettes à compost sont conçues pour convertir par aérobie les matières organiques des déchets en un humus qui ne présente pas de danger et qui peut être épandu sur les sols. Les déchets sont mélangés et échauffés pour que les excès de liquide s’évaporent et pour stimuler l’activité biologique nécessaire au processus de compost. Celui-ci peut avoir lieu dans un compartiment intégré aux toilettes ou dans une cellule plus grande et séparée et nécessite généralement un mélange avec de l’air extérieur.

• Les toilettes à recirculation d’huile utilise un fluide à base d’huile minérale pour chasser les déchets dans un compartiment de collecte. Les matières solides sont séparées de l’huile minérale et sont stockées pour leur évacuation ultérieure.

Les systèmes individuels sont appropriés dans les zones qui ne sont pas, ou peu, desservies par des canalisations d’eau ou par des systèmes toilettes n’utilisant pas d’eau de collecte des déchets.

• La capacité des latrines à fosse devrait pouvoir recevoir un volume d’accumulation des matières solides de 0,05 à 0,06 m³ par année/ par personne.

• Les dimensions typiques d’une fosse sont de 0,3 à 1,1 m² pour la surface et 2400 à 3000 mm pour la profondeur.

• Habituellement la construction de deux latrines revient moins cher que la construction d’une seule, plus grande.

• Des trous appropriés sont nécessaires pour la ventilation des odeurs et de la chaleur solaire

Toilette à incinération

• Les critères et les exigences des combustibles varient en fonction du fabricant.

• Les critères de dimensionnement du compartiment à compost, de l’aération, du mélange, de l’addition d’agent de concentration varient en fonction de chaque fabricant.

• Les critères varient en fonction du fabricant; le volume du bassin tampon nécessaire peut aller jusqu’à 1,4 m³.

Les latrines à fosse fournissent un traitement excellent si elles sont conçues convenablement et ne sont pas surchargées. Le degré de traitement des effluents, avant qu’ils atteignent les nappes d’eau souterraines, dépend des caractéristiques du sol, à savoir la profondeur des nappes d’eau souterraines, la perméabilité et la composition du sol. L’avantage des toilettes à incinération, compost et recirculation d’huile est que leur masse polluante est éliminée des eaux grises, ce qui rend leur traitement plus facile et moins cher.

Les latrines à fosse peuvent seulement recevoir de petites quantités de déchets. Elles ne sont pas appropriées dans les zones où l’environnement est particulièrement sensible. Des problèmes d’odeurs et d’épidémie ou de contagion peuvent se développer. Les toilettes à incinération ont une capacité d’environ trois utilisations par heure. Un entretien fréquent set nécessaire pour les unités à combustible et les unités électriques. Celles-ci utilisent beaucoup d’énergie. Les toilettes à compost avec des compartiments à compost séparés peuvent uniquement être utilisées pour les foyers qui n’ont pas plus de cinq habitants. Des unités plus petites et intégrées peuvent être utilisées pour les foyers qui ont jusqu’à deux habitants. Ces toilettes exigent que l’usager sache les utiliser et les entretenir. Les toilettes à recirculation d’huile requièrent des équipements de filtrage pour séparer les matières solides de l’huile minérale. L’évacuation des matières solides est difficile parce qu’elles sont très huileuses et aucun recyclage domestique n’est encore connu. Tous ces systèmes peuvent ne pas être jugés très esthétiques.

Les latrines à fosses produisent entre 0,05 et 0.06 m³ de boue par personne et par an. Les toilettes à incinération produisent des cendres inoffensives, qui doivent être évacuées. Les toilettes à compost peuvent fournir un engrais pour les sols si la boue a été convenablement stabilisée. Les toilettes à recirculation d’huile produisent des résidus de matières solides huileuses qu’il est difficile de bien évacuer.

Les latrines à fosses doivent être vidangées ou épuisées tous les deux ou trois ans. Les toilettes à incinération exigent beaucoup d’entretien de nettoyage et consomment beaucoup d’énergie. Les toilettes à compost requièrent l’addition périodique d’agents de concentration tels que l’humus et l’herbe – ou d’autres matières végétales. Le mélange est nécessaire pour obtenir des conditions aérobies. Les équipements de filtrage usés des toilettes à recirculation d’huile doivent être nettoyés ou remplacés et l’huile doit être désinfectée et ajoutée lorsqu’il en manque.

Les latrines à fosses sont beaucoup utilisées dans les zones rurale de la Région des Caraïbes. Les autres procédés d’évacuation n’ont pas encore été acceptés dans la Région.

EPA, Octobre 1980; U.S. Department of Commerce, 1991; Banque mondiale ; 1982.

Le lagunage, qu’on appelle aussi lagunes de décantation, devrait être considéré comme une option de traitement des eaux d’égouts dans les communautés où le prix des terres n’est pas élevé, la main d’œuvre qualifiée est limitée et le climat est chaud. Ce procédé est souvent le moins cher et une méthode efficace de traiter les eaux d’égouts domestiques lorsque le prix des terrains le permet et les normes de qualité des eaux réceptrices des effluents ne sont pas strictes. Les eaux d’égouts sont déversées dans une lagune où les bactéries transfèrent et éliminent les polluants tels que les DOB, les substances nutritives, les matières solides en suspension et les pathogènes.

Il y a de nombreux types de lagunage. Le lagunage aéré utilise un équipement mécanique pour maintenir des conditions aérobies. Les matières organiques sont dégradées par des organismes qui utilisent de l’oxygène. Les lagunes facultatives ont habituellement des temps de détention plus longs que les lagunes aérées. Les lagunes ne sont pas mécaniquement aérées. L’oxygène provient de la croissance photosynthétique des algues dans la couche de surface des lagunes. Elles sont conçues pour que leur partie supérieure soit aérobie, alors que les couches inférieures n’ont pas d’oxygène. Le lagunage anaérobie est habituellement sans oxygène dans toute sa profondeur. De tous les systèmes de lagunage, c’est celui-ci qui est le plus profond et qui reçoit le plus de polluants. Les lagunes à forte concentration d’algues (HRAP; High rate algae ponds) sont des lagunes peu profondes, faisant parties d’un système de lagunage intégré qui peut comprendre une roue à aube ou des mélangeurs à pompe de flux axial, pour favoriser la croissance des algues. Les lagunes de maturation sont conçues pour l’élimination des pathogènes. Elles sont plus efficaces lorsqu’elles sont en série successive. Le système de lagunage avancé, intégré (AIPS; Advanced Integrated Pond System) utilise une combinaison de lagunes anaérobies, facultatives, à forte concentration d’algues, de colmatage et de maturation avec la recirculation des effluents vers les cellules anaérobies.

Après le traitement, les effluents peuvent être évacués de l’une de ces trois façons. Le déversement continu est la méthode la plus simple et la plus courante d’évacuation des effluents. Le rejet contrôlé est l’évacuation des effluents une fois que l’eau est de bonne qualité ou lorsque les eaux réceptrices ont un débit élevé (si les effluents sont évacués dans un cours d’eau ou une rivière). La troisième option est de se débarrasser des effluents per l’évaporation ou l’infiltration dans les sols, plutôt que de les évacuer dans des eaux réceptrices. Cette option est uniquement possible lorsque le taux d’évaporation combiné au taux d’infiltration est supérieur ou égal au flux d’affluence des eaux d’égouts.

Le lagunage est un procédé de traitement des eaux d’égouts versatile. Il peut être utilisé pour le traitement des eaux d’égouts domestiques et industrielles. Le lagunage aérobie, facultatif et anaérobie peut être utilisé comme première étape d’un processus de traitement des eaux d’égouts, sans traitement préliminaire, mais les effluents devraient être filtrés pour éliminer les matières flottantes. Les lagunes facultatives ou aérobies peuvent aussi être utilisées comme procédé de finition avant l’évacuation finale des effluents. Les lagunes de maturation sont habituellement conçues pour permettre des temps de rétention et de contact à la lumière suffisants à l’élimination ou à la mort des pathogènes. Le lagunage anaérobie est particulièrement utile pour les déchets industriels avec de fortes concentrations en DOB. Le lagunage anaérobie requiert habituellement qu’un lagunage aérobie ou facultatif lui succède car les effluents nécessiteront un traitement complémentaire.

Les critères de conception des systèmes de lagunage dans les climats chauds (températures supérieures à 15 degrés C durant les mois d’hiver les plus froids) sont résumés dans le tableau ci-dessous:

Le lagunage anérobie élimine environ entre 40 et 60 % de l’affluence de DOB. Les autres types de lagunage peuvent efficacement atteindre une concentration des effluents en DOB de 30 mg/l et même plus s’ils sont bien conçus. Les concentrations en matières solides en suspension sont généralement supérieures à 30 mg/ l. certaines lagunes peuvent atteindre des concentrations en matières solides en suspension de 20 à 30 mg/ l, cependant la plupart peut seulement atteindre une concentration des effluents en matières solides entre 30 et 90 mg/ l. Les concentrations des effluents en coliformes fécaux varient énormément. Le temps de détention, l’exposition à la lumière du soleil, le pH et la géométrie des lagunes sont des éléments qui ont tous une influence sur l’élimination des coliformes. Si les étangs de maturation sont utilisés comme procédé de finition, des taux de coliformes aussi bas que 200 à 400/ ml peuvent être efficacement atteints, sans chloruration. Une élimination partielle du nitrogène peut être atteinte par l’ascendance des algues et par la nitrification (conversion de l’ammoniaque en nitrate) et la dénitrification (ascendance des nitrates enélimination des DOB carbonés).

Le principal désavantage des systèmes de lagunage est qu’il nécessite une grande superficie de terres. Des taux relativement élevés de matières solides en suspension dans les effluents par rapport aux taux des stations d’épurations conventionnelles et mécanisées et qui sont bien exploitées sont un autre désavantage. Si les terres sont abondantes et les eaux réceptrices ne sont pas très sensitives à des déversements contenant des quantités modérées de matières en suspension, le lagunage est une option de traitement appropriée pour la plupart des communautés. Si un taux élevé d’élimination est exigé, des procédés de finition sont nécessaires. Les algues sont souvent les principales sources de matières solides en suspension des effluents. Si de faibles taux de matières solides en suspension sont requis, les algues peuvent être filtrées ou éliminées par d’autres procédés tels que l’aéro-flottation. Une solution potentielle au problème de la production excessive d’algues dans les lagunes est d’utiliser plusieurs lagunes de maturation en série, chacune avec un temps de détention trop court pour éviter la croissance des algues. L’évacuation dans des systèmes de marais pour la finition est une autre solution potentielle. Dans les systèmes de lagunes où le contrôle des algues est un problème, les effluents devraient être évacués par des puits sous la surface, car la plupart des algues flottent. Les mouches peuvent être une nuisance dans certains climats tropicaux. Les Talapias, des poissons vivaces, peuvent aider à contrôler ce problème, ainsi que l’emplacement stratégique des lagunes dans des zones ventées et exposées aux éléments et l’entretien de la végétation pour éliminer l’habitat des insectes.

Il a été noté que la boue est produite dans les lagunes aérobies ou facultatives à un taux de 0,04 m³ par personne/ jour. Cependant, de nombreuses lagunes n’ont pas une accumulation importante de boue, même après des dizaines d’années de déversement. D’autres, telles que les lagunes Beetham à Port of Spain, Trinité, se remplissent rapidement. La conception doit prendre en considération les contraintes d’évacuation de la boue en se basant sur des calculs rationnels d’accumulation de la boue dans les conditions de conception des déversements. De petites pompes à dévaser, installées sur les berges, peuvent être utilisées efficacement pour éliminer la boue des lagons lorsque les accumulations ne sont pas importantes.

Les lagunes peuvent nécessiter l’élimination de la boue tous les deux ou trois ans et l’entretien régulier de la végétation. L’entretien régulier de l’équipement mécanique, tel que les pompes de recirculation, les mélangeurs ou l’équipement d’aération, peut aussi être nécessaire pour certains types de lagons.

Le lagunage est communément utilisé dans la Région des Caraïbes, lorsque l’espace nécessaire est disponible. La station de Los Guayos à Valencia, Venezuela, est un système de lagunage avec des lagunes primaires anaérobies, des lagunes facultatives et la recirculation des effluents, conçu pour desservir une population extrême de 1,5 millions d’habitant. La station d’épuration de Rodney Bay à Ste Lucie est un système AIPS qui a fonctionné d’une façon efficace. Les lagunes Beetham à Port of Spain, Trinité, furent conçues à la fin des années 1950 comme des lagunes anaérobies et facultatives pour desservir une population de 150 000 personnes.

Archer, A.B., 1990; Archer, J.P., 1983; Curtis, T.P., 1992; Ellis, K.V., 1991; Evans, B., 1993; Ghrabi, A., 1993; Kruzic, A., 1994; Lansdell, M., 1996; Lansdell, M., 1987; Lansdell, M., 1991; Mayo, A.W., 1996; Mendes, B.S., 1995; Millette, W.M., 1992; Mills, S.W., 1992; Oragui, J.H., 1995; Phelps, H.O., 1973; Picot, B., 1992; Rich, L.G., 1996; Sweeney, V., 1996; U.S. EPA, 1983; U.S. EPA, 1992.

Les marais construits sont un excellent procédé de traitement pour éliminer les DOB et les matières solides en suspension, ainsi que d’autres substances, des eaux d’égouts domestiques et industrielles. Deux types de marais sont communément utilisés pour le traitement des eaux d’égouts : les flux à la surface des eaux et les flux sous la surface. Dans les systèmes de flux à la surface des eaux (FWS; free-water surface), les eaux d’égouts s’écoulent par un lit ou un canal peu profond et sont en contact avec la végétation émergente et l’atmosphère. Les eaux d’égouts sont traitées par la communauté microbienne anaérobie qui vit sur les tiges et les racines des plantes, ainsi que par les communautés aérobies dans les eaux de surface. Dans les systèmes de flux sous la surface (SF; subsurface flow), un pied ou plus de gravier ou de sable grossier est utilisé pour supporter les zones d’enracinement de la végétation émergente. Les eaux d’égouts sont principalement traitées par la communauté microbienne des zones des racines et des roches situées dessous. Les marais à flux sous la surface ont habituellement une barrière d’argile ou une membrane de séparation entre les flux qui sont traités et les nappes d’eau souterraines pour éviter que celles ci soient contaminées. Les effluents peuvent être récupérés ou, plus généralement, déversés dans une rivière ou un océan. Les marais nécessitent une grande aire de terrains mais peuvent être facilement gérés et exploités par une main d’œuvre sans qualifications. Les systèmes FWS sont plus appropriés comme traitement subséquent au lagunage alors que les systèmes SF devraient succéder aux fosses septiques ou é d’autres systèmes de traitement.

Les marais peuvent traiter toutes les eaux d’égouts, des effluents des fosses septiques aux effluents des traitements secondaires. Ils peuvent être utilisés comme des zones tampon pour traiter les écoulements des eaux de pluies urbaines et, parce qu’ils sont d’excellents systèmes pour l’élimination des matières solides en suspension, ils sont capables d’éliminer les métaux des flux de déchets. Les marais sont excellents pour l’élimination des DOB et des matières solides en suspension, à condition qu’ils ne soient pas surchargés (surcharge hydraulique ou surcharge de polluants). Les deux systèmes de marais éliminent aussi les coliformes fécaux et autres pathogènes. Ils sont aussi appropriés pour les communautés de faible à moyenne densité, lorsqu’il y a un système de collecte des eaux d’égouts et lorsque les terrains appropriés sont disponibles pour leurs constructions. Ils sont plus facilement construits sur des terrains plats, mais peuvent aussi être construits avec succès en forme d’amphithéâtre sur une colline. Les deux systèmes sont excellents pour la dénitrification et peuvent fournir de bons taux d’élimination de nitrogène lorsqu’ils succèdent à des systèmes de nitrification.

Il n’y a pas de consensus aux Etats-Unis sur les critères de conception pour les marais construits. Les critères de conception ci-dessous furent élaborés en Europe, où les systèmes de marais ont été utilisés plus communément. Des expériences récentes sur les marais construits dans les climats tropicaux ont obtenus de bons taux d’élimination avec des taux de déversement deux à trois fois supérieurs à ceux acceptés en Europe.

• Les devraient être dimensionnés avec une aire de 5 à 10 m² par personne desservie, en assumant un taux de 100 à 200 l d’eaux d’égouts générées par jour/ par personne. Ces conditions peuvent être moins rigoureuses si le marais est utilisé comme phase tertiaire ou de finition dans le processus de traitement.
Marais avec flux a la surface des eaux

• Les marais avec flux a la surface des eaux pour le traitement des eaux usés domestiques devraient être dimensionnés pour des déversements hydrauliques de 8 à 40 l/ m²/ jour.

• Les marais devraient être dimensionnés pour une concentration de DOB de 1 à 20 kg/ ha/ jour, ou environ 10 m²/ personne.

• Le temps approprié de détention hydraulique varie entre 7 et 40 jours. Lorsque les effluents sont plus concentrés ou qu’une meilleure qualité est exigée, il est préférable d’utiliser une série de marais, chacun avec un temps de détention de 20 jours.

• Les marais à flux sous la surface pour le traitement des eaux d’égouts domestiques devraient être dimensionnés pour recevoir un déversement hydraulique de f 20 à 400 l/ m²/ jour, ou environ 5 m²/ personne.

Les marais peuvent atteindre de très hauts taux d’élimination de DOB si les DOB affluents sont dans des états colloïdaux particulaires ou étendus, mais des taux d’élimination de 80 à 90 % -- pour les DOB et les matières solides en suspension – sont plus typiques. L’élimination du nitrogène dépend de sa forme d’affluence et du temps de détention; des systèmes à flux immergés sont parvenus à des taux d’élimination supérieurs à 90%, mais des taux d’environs 30% sont plus typiques de ces systèmes. Une ou deux élimination en bloc de coliformes fécaux ont été observées, cependant leur élimination n’est pas aussi constante dans les systèmes de marais que dans les lagunes de décantation. L’élimination du phosphore n’est pas prévue initialement, à moins que la végétation soit récoltée (jusqu’à 15% d’élimination).

Les systèmes de marais FWS ont besoin de beaucoup d’espace pour fonctionner correctement. Ils sont efficaces et fiables si les déversements organiques et hydrauliques ne sont pas trop élevés. Lorsque les taux de déversements de matière organique soluble augmentent, l’élimination des DOB et des matières solides en suspension devient moins fiable. L’élimination des coliformes fécaux n’est également pas fiable, en partie à cause de l’utilisation des marais construits par les oiseaux et les animaux ; le recyclage direct, sans désinfection ou filtrage, est assurément risqué. Pour de nombreuses eaux réceptrices, les effluents des marais doivent être désinfectés et réaérés, car le processus est un processus anaérobie par inhérence. Les mouches et les moustiques peuvent constituer une nuisance dans les zones de marais FWS. Ce phénomène peut être partiellement contrôlé en implantant des Talapias, une espèce de poisson vivace, dans les zones du marais exposées aux éléments.