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L'assainissement des eaux usées domestiques :
La preuve par les plantes aquatiques
CManjeli YACOUBA, Théophile FONKOU
Université deDschang

L'épuration des eaux usées passe par la mise en place des systèmes d'assainissement qui sont dans la plupart des cas de type conventionnel (boues activées, bio-disques, lits bactériens, digesteurs etc.). Malheureusement, leur installation et leur fonctionnement exigent une main d'œuvre qualifiée. De plus, une fois installés, ces systèmes subissent des pannes régulières, ce qui les rend difficilement exploitables, surtout dans le contexte socio-économique africain. C'est pourquoi l'utilisation des systèmes recourant aux plantes aquatiques, se présente de nos jours comme une alternative intéressante aux systèmes conventionnels.

Parmi les systèmes naturels d'épuration des eaux usées, le lagunage à macrophytes et les marécages sont les plus répandus.

Le système de lagunage à macrophytes

Ce système comprend deux types de bassins construits sur sols latéritiques compactés:

Le bassin de décantation et de digestion anaérobie, est muni d'une grille filtrant les particules grossières à l'entrée. Il reçoit les eaux usées qui formeront une boue sur laquelle on fait pousser de plantes enracinées telles que Cyperus papyrus, Echinocloa sp, et Ipomoea aquatica. Son volume doit être compris entre le dixième et le vingtième du volume journalier d'eau à traiter.

Les bassins de lagunage dont le nombre et les dimensions dépendent des objectifs sanitaires et du volume d'eau à épurer. Ces bassins se communiquent par des tuyaux enterrés de manière à éviter les débordements d'eau. Les plantes flottantes telles que la laitue d'eau (Pistia stratiotes) et la hyacinthe d'eau (Eichhornia crassipes) sont cultivées à la surface de l'eau.

Le séjour des eaux dans le décanteur-digesteur permet la formation des boues de matières organiques dont une grande partie remonte à la surface et se transforme en humus ou bien est piégée sous cette surface où elle est liquéfiée. Grâce aux bactéries anaérobies qui produisent des micro-bulles de biogaz lors de la décomposition des matières organiques, la remontée des boues est quasi complète et évite le curage périodique. La croûte du décanteur-digesteur et la culture serrée de plantes semi-aquatiques telles que Echinocloa pyramidalis, Pennisetum purpureum, Cyperus papyrus, Ipomoea aquatica des macrophytes empêchent la propagation des odeurs, le développement des algues, le risque d'eutrophisation et la variation du pH. Ceci améliore encore la désodorisation et rend plus esthétique l'ensemble. Au bout d'une quinzaine de jours, la croûte est suffisamment importante pour empêcher l'introduction de l'oxygène de l'air et la propagation de mauvaises odeurs. Il est possible d'activer la formation de cette croûte en mettant à la surface de l'eau de la paille, des brindilles ou des copeaux de bois. Les gaz malodorants (H2S) sont oxydés par les bactéries lorsqu'ils diffusent à travers la croûte. Les matières pigées sous la croûte se liquéfient progressivement et sont entraînées par les courants liquides vers les bassins de lagunage.

Les bassins de lagunage sont couverts de plantes aquatiques flottantes. La plante la mieux maîtrisée actuellement au Cameroun est le Pistia stratiotes. D'autres comme Wolfia arrhiza, Lemna echinoxialis, Enydra fluctuans sont aussi utilisées. Le traitement devient aérobie dans la rhizosphère (autour des plantes) et continue à dégrader la matière organique. Les bactéries anaérobies dégradent la matière organique sédimentée au fond de la lagune et celles en suspension dans l'eau sont allégées et remontent en surface grâce au biogaz où elles sont piégées par les racines des plantes. Les macrophytes libèrent suffisamment d'oxygène par leurs racines, leurs feuilles en contact avec l'eau et leurs stolons. Cet oxygène permet la prolifération des bactéries aérobies et des invertébrés qui se nourrissent de la boue organique et la minéralisent. En retour, les éléments minéraux sont absorbés par les plantes pour leur croissance et leur développement. En récoltant régulièrement ces plantes, on extrait les boues piégées dans les racines et les substances absorbées par les plantes.

Le système de marécages

Les marécages naturels sont des régions basses soumises aux inondations périodiques et où les eaux stagnent à une faible épaisseur. Ils jouent naturellement un rôle tampon contre les inondations, en retenant les eaux torrentielles et les libérant de façon progressive. Les marécages naturels ont été utilisés pour l'épuration des eaux usées pendant plusieurs années. Mais à cause des perturbations écologiques telles que l'eutrophisation, la simplification de la structure et de la diversité biologique ainsi que de la perte de l'esthétique, l'attention est tournée de nos jours vers les marécages artificiels.

Le système de traitement d'eaux usées par marécage artificiel comprend deux phases:

- Une phase de décantation digestion anaérobie identique à celle du système de lagunage à macrophytes (fosse de décantation digestion) ;
- Une phase de marécage proprement dite dans laquelle, les espèces de la flore et de la faune sont organisées et structurées artificiellement, de manière à exploiter efficacement leurs capacités de rétention pour les différents paramètres de pollution. Parmi les plantes couramment utilisées dans ce système, on retrouve Cyperus papyrus, Coix lacryma giobi et Echinocloa sp qui poussent localement. Ces plantes sont enracinées dans le substrat et émergent à la surface de l'eau.

Les marécages artificiels peuvent être utilisés pour l'épuration secondaire ou tertiaire avec des performances épuratoires comparables à celles du lagunage à macrophytes. Le mouvement très lent de l'eau favorise l'adsorption de certains nutriments ainsi que des métaux lourds et des pesticides par les matières en suspension, que la décantation entraîne dans les sédiments. Les plantes de marécages sont en général vivaces, avec une activité photosyn-thétique très élevée qui rend la productivité de ces écosystèmes voisine dans certains cas de celle des forêts denses tropicales humides. Toutefois, la fréquence des récoltes des plantes est très réduite car ces plantes sont capables de retenir longtemps dans leurs tissus les substances absorbées.

A cause de la saturation quasi permanente en eau et des fortes charges polluantes, le substrat est généralement pauvre en oxygène, ce qui limite l'action des microorganismes aérobies. Les plantes poussant dans ces conditions disposent néanmoins de structures anatomiques particulières leur permettant de transloquer l'oxygène de l'air des feuilles vers les racines facilitant ainsi les décompositions aérobies. Dans tous les cas, l'épuration des eaux usées par marécage repose sur des mêmes principes scientifiques de symbiose entre les microorganismes et les plantes aquatiques.

En plus d'être une écotechnologie douce et peu coûteuse d'assainissement des eaux usées domestiques adaptée au contexte africain, les systèmes naturels d'épuration des eaux usées représentent des sites de préservation de la biodiversité faunistique et floristique, des sources de production d'aliment, de fibres et d'engrais organique, des sites de recréation et de recherche scientifique. Leur installation et leur exploitation sont facilement maîtrisables par les populations. Plusieurs avantages militent en faveur du choix de cette technologie d'épuration pour les pays en voie de développement:

- Elle ne requiert aucune source d'énergie exogène, ni de main d'œuvre qualifié, et ne nécessite pas des coûts élevés d'installation et d'entretien ;

- Elle est particulièrement adaptée aux zones tropicales où les conditions climatiques favorisent le fonctionnement pendant toute l'année ;

- Les eaux usées s'écoulent gravitairement à travers des lagunes ou des zones inondées comportant des macrophytes sélectionnés pour leurs performances. Durant ce parcours, les processus physico-chimiques et biologiques concourent à l'épuration ;

Néanmoins ces systèmes d'épuration des eaux usées nécessitent pour leur installation des superficies relativement importantes. Ils doivent également être circonscrits dans des enclos, pour éviter des nuisances aux populations et des éventuels accidents.

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