Memoire Online - Réutilisation des eaux usées

On vérifie ici si les observations effectuées sur les plantes (enroulement des feuilles) et sur les sols (écoulements préférentiels) correspondent à des problèmes d'infiltration d'eau dans le sol. La première cause possible peut être les modifications des débits d'entrée de la STEP. Ceux-ci ont provoqué une modification observée de la qualité biologique des eaux (plancton). Cette modification de qualité peut provoquer une diminution de l'infiltration par le colmatage du sol.

On décide en conséquence d'effectuer des mesures du temps d'infiltration sur un système contrôlé, sans
végétation. D'autre part, pour déterminer si les variations de croissance mesurées sur la végétation

dans la zone C sont dues à des problèmes d'alimentation hydriques des plantes, on effectue des mesures du temps d'infiltration sur le site expérimental en septembre 1993. Deux réponses sont attendues. La première devrait permettre de connaître l'influence de la qualité des eaux sur le temps d'infiltration. La seconde doit faciliter la compréhension de la relation entre la typologie des sols et le temps d'infiltration.

Les caractéristiques de ce milieu ont fait l'objet d'un travail de diplôme E.P.F.L. (Rudig, 1992). Dans ce travail l'infiltrabilité moyenne mesurée est de 1x10^-5 m/s. Rudig note l'influence de la mise en eau initiale du dispositif. Ce phénomène est à prendre en compte pour l'analyse des mesures qui suivent. L'influence des pluies dans cette expérience provoque une modification brutale des temps d'infiltration mesurés.

On procède à des mesures du temps d'infiltration de quatre types d'eaux différents.

Il s'agit des eaux provenant des bassins de maturation du lagunage et du lit bactérien d'une part, d'eaux du réseau de la ville et du premier bassin de maturation de la filière lagunage d'autre part.

Les caractéristiques générales des deux premières sont connues. Les deux autres sont utilisées à titre de référentiel. Dans ce cas, c'est le taux de matières en suspension qui fait référence. Les eaux provenant du réseau d'eau potable sont considérées comme très faiblement chargées en matières en suspension, alors qu'à l'opposé, les eaux du premier bassin de la filière lagunage en sont fortement pourvues (MES >10 mg/l, Roduit, 1993).

L'expérience débute en mars 1993. Un seau de 15 litres est versé chaque jour dans un carré de 50 cm de côté. On mesure le temps d'infiltration.

Tableau 1: Résultats des mesures du temps d'infiltration sur milieu contrôlé.

Mois	Lagunage (1er bassin)	Lit bactérien	Lagunage (2ème bassin)	Eaux du réseau
Mars	28 mn		14 mn	36 mn
Avril	55mn	53 mn	39 mn	98 mn
Mai	111 mn	35 mn	94 mn	178 mn
Juillet	93 mn	166 mn	313 mn	962 mn
Août	103 mn	149 mn	214 mn	959 mn
Septembre	50 mn	101 mn	190 mn	772 mn
Octobre	45 mn	75 mn	408 mn	474 mn
Novembre	40 mn	86 mn	471 mn	563 mn
Décembre	38 mn	88 mn	407 mn	444 mn
Janvier	35 mn	101 mn	340 mn	439 mn
Février	35 mn	87 mn	314 mn	443 mn

A partir du mois de mai commence la saison des pluies. Au mois de juin, on observe sur le carré de l'essai lit bactérien la formation d'une croûte de surface composée d'algues (cf. photo). Sur le carré de l'essai eau du réseau la surface du sol ressemble à de la terre cuite. En saison des pluies le carré des eaux de lagunage est le seul fréquenté par des chilopodes de couleur orange (cf. photo).

Graphique 1: Mesures du temps d'infiltration (mn) sur le système contrôlé (Sud STEP).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 lagunage lit bactérien premier bassin

Les écarts types diminuent progressivement pour les eaux du lit bactérien et celles du premier bassin de lagunage alors qu'ils restent importants pour les deux autres types d'eaux. L'expérience a duré 11 mois, de mars 1993 à février 1994. Il apparaît une différenciation entre les différents types d'eau.

On notera qu'en fin d'expérimentation les analyses chimiques du sol donnent les résultats suivants:

Tableau 2 : Analyses chimiques (cations échangeables) effectuées en fin d'expérimentation.

Type d'eau	Mg (meq/100g)	Ca (meq/100g)	K (meq/100g)	Na (meq/100g)	S (meq/100g)
Lit bactérien	1.24	4.19	0.28	0.31	6
Lagunage	1.33	4.59	0.34	0.28	6.55
Réseau	1.26	3.99	0.25	0.16	5.7
Premier bassin	1.2	3.41	0.29	0.3	5.2

Tableau 3: Proportion de carbone et d'azote dans les sols. Teneur en substances humiques (essai en milieu contrôlé).

Type d'eau	Azote %o	Carbone %	Substances humiques (mgC/g de sol)
Lagunage	0.08	0.76	1,5
Lit bactérien	0.08	0.81	1.80
Réseau	0.07	0.69	1
Premier bassin	0.05	0.46	0.6

Type d'eau	Nombre d'animaux Nombre de lombrics
Lagunage	1700	13
Lit bactérien	échantillon d'animaux renversé	27
Réseau	800	1
Premier bassin	700	0

L'observation de la surface des carrés sur lesquels cette expérimentation s'est effectuée montre que les eaux potables du réseau provoquent une destructuration rapide de la surface du sol.

Malgré la perte de données pour le lit bactérien, on a constaté sur la surface du sol la formation d'une croûte d'algues. L'observation de la présence d'animaux y est attestée en surface par les chilopodes et en profondeur par les lombrics. On considère que la croûte d'algues permet le maintien de la structure du sol.

L'eau du premier bassin est fortement chargée en matières en suspension. Il n'y a pas de colmatage des sols par ces matières en suspension. Aucune structure particulière n'est visible à la surface du sol

Dans le cas du lagunage, on constate que malgré des effectifs de lombrics supérieurs à ceux observés pour les eaux du réseau, le temps d'infiltration reste important. On suppose que ce phénomène est dû à un colmatage du sol par des algues spécifiques (Errerella sp.) trouvées dans ce type d'effluent.

Sur le terrain, en septembre 1993, on enregistre les données suivantes en procédant au même type de mesures.

Lieu de mesure

Différence entre types d'eau

Observations

Nord de la STEP

Temps d'infiltration 1er bassin et lit bactérien < réseau et lagunage. Les différences entre traitements sont de plus de 100%

L'arrivée des pluies modifie fortement les distributions qui sont Log normale pendant les deux premiers mois.

Site expérimental

Significative Pluie<traités<

barrage

Distribution Log normales 36 échantillons

L'ensemble de ces mesures indique une influence de la qualité des eaux sur les temps d'infiltration.

La mesure sur le site expérimental montre la forte influence des différents modes de gestion de la fertilité. Le système naturel est caractérisé par des temps d'infiltration extrêmement bas comparé aux systèmes cultivés.

Les eaux usées permettent seulement de ralentir les processus qui conduisent à une augmentation des temps d'infiltrations.

Réutilisation des eaux usées

2.3. Evolution de la fertilité physique des sols.