Les filtres plantés à flux horizontale

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.
Figure 1 : Option de traitement des boues de vidange (Nkili, 2007).
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).
Figure 2 : Schéma descriptif d’un lit de séchage non planté.
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).