Réacteur anaérobie à chicanes (RAC) − Filtres plantés − Lagune - Lits de séchage
Organisation ayant mis en oeuvre l'étude de cas
Description du contexte d'urgence
Les camps de Sittwe comptent en moyenne 100 000 déplacés internes. Ces camps existent depuis 2012, date à laquelle il y eut des regains de tensions entre des groupes Musulmans et Bouddhistes provoquant la mort de plusieurs milliers de personnes et le déplacement de plus de 140 000 personnes. L’accès aux camps est encadré par le gouvernement, une autorisation de voyage est nécessaire pour entrer et sortir des camps que ce soit pour le personnel expatrié ou national. Les camps de déplacés internes sont localisés dans une même zone où sont également construits des villages peuplés de différentes ethnies. Les camps sont situés dans une zone rurale, sur le littoral, à une dizaine de kilomètres de la principale ville côtière.
La promotion à l’hygiène est assurée grâce à une mobilisation communautaire et des approches de changement de comportement. Des puits permettent d’assurer l’alimentation en eau. Une gestion continue des déchets est assurée ainsi qu’un nettoyage et un entretien des canalisations. Oxfam et SI sont les principaux acteurs travaillant en consortium sur les problématiques EAH dans ces camps. Au moment du projet, le Danish Refugee Council rétrocédait la gestion de services d’alimentation en eau de deux camps à Save the Children.
Description du processus de traitement
Le site de dépotage où les tracteurs vident les barriques constitue le premier module de la station de traitement des eaux usées. Ce module se compose de deux réservoirs de vidange où les barriques sont déversées et leurs volumes mesurés. Un tamis permet d’évacuer les déchets solides. Les eaux usées cheminent ensuite le long d’un canal vers un bassin d’écoulement où les mousses sont piégées. Le second module se compose de deux réservoirs de fond de trémie où un traitement primaire mécanique est réalisé par sédimentation et flottaison des matières non organiques (dégradation biologique partielle des dépôts de solides).
Le réacteur à chicanes est le premier module de la station de traitement des eaux usées. Il permet un traitement biologique secondaire qui consiste en la biodégradation de matières organiques par les micro-organismes contenus dans les boues en décomposition.
Les filtres plantés à écoulement horizontaux constituent le second module de la station de traitement des eaux usées. Ils se composent de deux larges bassins remplis de graviers et de sable (qui sont plantés avec des végétaux endémiques de zones humides). Lorsque les eaux usées s’écoulent horizontalement dans les bassins, le média filtrant opère une filtration des particules et les microorganismes dégradent la partie organique.
Les bassins de maturation constituent le troisième module de la station de traitement des eaux usées. Les boues fécales sont acheminées vers deux grands bassins artificiels où un processus de traitement naturel est réalisé grâce à la lumière solaire, le vent, des micro-organismes et des algues. Les bassins d’infiltration constituent le dernier module de la chaine de traitement des eaux usées qui s’infiltrent dans le sol à travers deux bassins d’infiltration qui se remplissent en alternance.
Les lits de séchage constituent le premier module de la station de traitement des boues de vidange. Ce sont des lits peu profonds, non plantés, avec des médias constitués de sable et de graviers. Le processus de séchage s’effectue grâce au drainage du liquide à travers le sable et les graviers placés en bas sur lit. Le processus de séchage est facilité par l’évaporation de l’eau contenue dans les boues.
Le deuxième filtre planté constitue le second module de l’unité de traitement des boues de la station. Il assure le traitement du lixiviat sortant des lits de séchage des boues.
Les bassins d’infiltration constituent le troisième module de l’unité de traitement des boues. Les eaux usées s’infiltrent dans le sol au sein de deux larges bassins remplis de sable.
L’unité de stockage des boues constitue le quatrième module de l’unité de traitement des boues. Les boues sortant des lits de séchage sont stockées afin de parfaire le séchage.
L’incinérateur est le cinquième module de l’unité de traitement des boues. Les boues séchées sont incinérées et les cendres sont données aux agriculteurs afin d’être utilisées pour amender le sol.
Évaluation et conception (faisabilité)
La station de traitement est située dans une plaine, à proximité de la mer. De nombreuses rivières s’écoulent sur ce territoire également pourvu d’une nappe phréatique affleurante. A la saison des pluies, de nombreuses zones sont inondées. La station n’est pas située en zone inondable. Les boues ont une forte odeur, sont plutôt liquide mais non mousseuses. De nombreux vers sont présents dans ces boues.
Paramètres intrants :
Volume 35m3
TS (g/l) 14
COD (mg/l) 13500
NH4 (mg/l) 1000
NO3 (mg/l) 70
P (mg/l) 40
E.Coli (CFU/ 100 ml) 6 776 000
Au fil des années, du fait d’une importante rotation entre les organisations EAH, des fosses ayant des modèles variés ont été construites dans les camps. Le modèle le plus répandu de fosse se compose d’une fosse étanche cylindrique d’une capacité de 2,65m3/ latrine. A sa suite, est construite une fosse d’infiltration de 2,65m3 pour deux latrines ayant des parois étanche mais un fond ouvert. Certaines latrines sont pourvues d’une fosse d’infiltration d’une capacité de 0,6m3 en plus de la première fosse. D’autres latrines sont dotées de deux fosses étanches en série de 2,65m3 suivies par des tranchées d’infiltration. Certaines latrines ne possèdent qu’une seule fosse aux parois étanches sans dalle inférieure.
Finalement, un modèle similaire au premier modèle décrit a été sélectionné. Ce modèle se compose de fosses d’infiltration et des murs en béton poreux (non fins) permettant à l’eau de s’infiltrer dans le sol. Chaque latrine est dimensionnée pour une moyenne de 25 usagers et chacune dispose d’une ou deux fosses. Cependant, certaines latrines sont utilisées par un plus grand nombre d’usagers car certaines latrines voisines ne sont pas fonctionnelles. De nombreux déchets solides sont présents dans les fosses. Ces déchets sont évacués avant la vidange des latrines. Les boues sont vidangées par des pompes à membrane et à eau. Les boues pompées sont directement stockées dans une barrique de 1,5m3 installée sur un tracteur.
Certaines latrines sont à proximité immédiate de la station de traitement (500m) alors que d’autres sont distantes de 10km. Il faut compter jusqu’à 2h pour convoyer par tracteur les boues des latrines les plus éloignées de la station. La gestion de la vidange est assurée par les ONG. Les ouvriers possèdent un équipement adéquat pour réaliser ces activités. Cependant, jusqu’à présent l’ensemble des besoins en vidange ne sont pas couvert et de nombreuses fosses débordent.
Au niveau local, il n’existe pas de norme pour les rejets des stations de traitement des boues de vidange. SI se réfère donc aux guides de l’OMS qui indique des taux de 1000 UFC/ 100ml pour la concentration en E.Coli et 1 œuf/ ml pour les œufs d’Helminthe pour la réutilisation en milieu agricole.
Il n’existe pas de standards de protection au niveau local. SI se réfère donc aux standards des procédures d’exploitation en utilisant des équipements de protection et des protocoles de sécurité pour l’exploitation de la station.
La quantité nominale de boues considérée pour une personne lors du dimensionnement n’est pas connue. Néanmoins, la quantité actuelle est estimée à 0,44kg/personne. La station est basée sur le modèle du DEWATS (Decentralised Wastewater Treatment in Developing Countries) développé par BORDA. Des compétences en ingénierie et une expérience dans le traitement des boues sont nécessaires pour la conception d’une telle station.
La nappe phréatique affleure durant la saison des pluies (juin à septembre) ce qui se traduit par une baisse de la capacité d’infiltration du sol. Les camps de Sittwe sont situés sous un climat tropical, avec des pluies importantes de juin à septembre. La température annuelle moyenne est de 25,7°. Les précipitations annuelles moyennes sont de 4 664mm. Le sol est majoritairement sablonneux avec une bonne capacité d’infiltration durant la saison sèche lorsque la nappe d’eau est basse.
Construction
La majorité des modules sont construits en briques et plâtre et des bâches sont utilisées lorsqu’il est nécessaire d’étanchéiser. Tous les matériaux de construction sont disponibles localement. Les cuves de fond de trémie sont en acier, elles sont produites à Yangon et assemblées sur le terrain. Les toits pour se protéger de la pluie et du soleil sont construits soit en bois, soit en acier. Les parois ont beaucoup de fissures en raison de la mauvaise qualité des briques et du mortier. Ces parois ont été construites il y a cinq ans et devraient être remplacées prochainement. Des ressources en eau sont nécessaire pour la construction.
Des permis légaux et des autorisations d’accès sont nécessaires pour la construction et l’installation. Les petits travaux, la réparation et la maintenance sont réalisés par Solidarités International ou des travailleurs journaliers. Un contrat est passé pour la réalisation de constructions ou services plus conséquents et ne pouvant être mis en œuvre directement.
La construction initiale de la station a duré quatre mois et s’est achevée entre fin 2013 et le début 2014. Le site de la station a été identifié avec les autorités locales en 2013. Les métayers ont reçu des compensations financières pour les pertes agricoles pour un montant maximum de 620 000 MMK (la moitié de la somme revenant à deux métayers). Le contrat est valide durant la totalité de la période de fonctionnement de la station et les sommes versées couvrent l’intégralités des pertes sans obligations légales ou financières futures pour Solidarités International. La surface totale du site est de 10,11 ha. Des compétences de base sont nécessaires pour la construction de la station. Des dessins techniques détaillés sont nécessaires et une supervision régulière de l’équipe en charge de la construction doit être assurée par un responsable expérimenté en traitement des boues de vidange.
La principale amélioration apportée fut le remplacement du réservoir de rétention par des cuves de fond de trémie. Il n’était pas possible de vidanger le réservoir de rétention aussi souvent que nécessaire. Aussi, il a été remplacé par des cuves de fond de trémie dont la vidange est plus aisée. Il est nécessaire d’augmenter la capacité de traitement de la station. Cette capacité est actuellement par le nombre de lits de séchage non plantés et les filtres plantés horizontaux.
Le nombre de lits de séchage va être augmenté et le dimensionnement de filtres plantés sera ajusté. Le réservoir de rétention a été mis hors service. Les boues à l'intérieur ont d'abord été vidées avec une pompe de vidange submersible, puis manuellement avec des seaux. Les travailleurs ont reçu des équipements de protection. Les boues ont été vidées dans les lits de séchage, pour être traitées ultérieurement. Le réservoir a été nettoyé et il n'a pas été détruit.
Opération et maintenance
Neuf ouvriers non qualifiés assurent l’exploitation journalière de la station (vidange des tracteurs, récurer les boues séchées de lits de séchage, laver la station, etc…). Un agent s’assure que le suivi des activités respecte les standards des procédures d’exploitation avec des connaissances élémentaires de l’exploitation. Il est également en charge de l’exploitation du laboratoire, après avoir suivi une formation dédiée. Un technicien expérimenté est également nécessaire pour la définition d’une procédure d’exploitation de la station adéquate. Puis des visites régulières sont nécessaires pour s’assurer que l’exploitation est réalisée correctement et que les problèmes signalés sont traités. Pour l’exploitation et la maintenance les ressources suivantes sont nécessaires : eau, balais, sceaux, rouets, équipements de protection, pompe à diaphragme, jauge pour les boues. Des équipements spécifiques pour le fonctionnement du laboratoire sont également requis. Toutes les pièces détachées sont disponibles localement.
Données suivies :
Paramètres intrants _ Paramètres sortant _ (pour les eaux usées et pour les boues)
Volume 35m3
TS (g/l) 14
TSS (mg/l) 400 600 soit 96%
COD (mg/l) 13500 1700 1000 soit 85%
NH4 (mg/l) 1000 400 400 soit 60%
NO3 (mg/l) 70 5 140 soit 93%
P (mg/l) 40 40 5 soit 76%
E.Coli (CFU/ 100 ml) 6 776 000 4000 7000 soit 3 Log
Quotidiennement :
Référence du tracteur
Heure d’arrivée du tracteur
Nom du camp
Organisation responsable de la vidange
Volume de boues transportées
Numéro du lit de séchage où les boues ont été vidangées
Niveau des boues dans les six lits
Hebdomadaire :
Quantité de boues dans les deux premières chambres de l’ABR
Mensuellement :
Quantités de boues dans l’ensemble des chambres de l’ABR
Ponctuellement :
Numéro des lits desquels sont issus les boues séchées qui ont été récurées
Dans quelle chambre d’incinération les boues sont stockées
Les informations des agriculteurs sont enregistrées et conservées à la station lorsque les cendres sont prises. Durant la saison des pluies, les lits de séchage prennent plus de temps à sécher (de trois à cinq semaines en moyenne). Il y a de nombreuses mouches qui se reproduisent dans les bassins de maturation. Il y a des insectes dans les lits de séchage qui mordent les travailleurs lorsqu’ils récurent les boues séchées. La fumée des incinérateurs tombe directement sur le site de la station de traitement ce qui affecte les travailleurs. De nombreuses chèvres entrent dans l’enceinte de la station de traitement. Les règles sanitaires et de santé sont détaillées dans le manuel d’exploitation en annexe. Des douches avec une alimentation continue en eau ainsi que du savon sont à disponibles et nécessaires pour les travailleurs. L’accès à la station peut se faire à l’aide d’un véhicule motorisé mais aussi à pieds. Le site est protégé par une grille mais des chèvres parviennent malgré tout à y rentrer. Deux gardes surveillent le site la nuit et un le jour. Les rejets de la principale canalisation d’eaux usées s’infiltrent dans le sol grâce aux bassins d’infiltration. Cependant, durant la saison sèche, à cause des débits additionnels arrivant dans la station, les bassins ne sont pas en capacité d’infiltrer l’ensemble des eaux des débordements dans le champ voisin surviennent. Les boues séchées curées des lits de séchage sont laissées pour un séchage ultérieur dans des unités de stockage avant d’être suffisamment sèches pour être incinérées. Les cendres produites par l’incinération sont collectées et les agriculteurs viennent pour les récupérer gratuitement.
Les difficultés suivantes ont été rencontrées pour l’exploitation et la maintenance :
- Les canalisations sont congestionnées avec des déchets solides, provenant principalement de la station de décharge ;
- Les filtres plantés sont obstrués plus rapidement que prévu avec des boues en surface
Leçon apprise
Les études de faisabilités et de dimensionnement n’étaient pas disponibles. L’acier est préférable pour le toit des structures du fait de l’exposition à des vents côtiers de moussons et au risque de cyclones.
Le béton et les briques ont été endommagés au fil du temps et de nombreuses fissures sont apparues, probablement dues à la mauvaise qualité du sable.
La mise en œuvre directe plutôt que la contractualisation avec des entrepreneurs a permis un meilleur suivi et contrôle de la qualité du travail. Cette mise en œuvre directe a également permis d’imposer l’utilisation d’équipement de protection et de dispenser une formation aux employés sur les risques associés aux boues de vidange.
Les autorités ne sont actuellement pas impliquées dans la gestion de la station et l'équilibre financier de l'usine est garanti par des bailleurs de fonds internationaux.
Les pièces détachées sont disponibles localement, à l'exception du laboratoire, pour lequel certains consommables sont expédiés depuis la France.
Les compétences RH pour le fonctionnement quotidien se retrouvent localement, et un partenariat avec la Fondation Veolia assure des visites techniques régulières pour des améliorations et pour vérifier le bon fonctionnement de la station.
Les documents de conception n'étaient pas disponibles, des problèmes ont été rencontrés pour l’exploitation de la station. SI a bénéficié du soutien technique de la Fondation Veolia pour combler cette lacune avec des calculs de conception. L'équipe de construction de SI a fourni les dessins de conception.
Les filtres plantés n'étaient pas correctement conçus et les boues remontaient donc très rapidement à la surface. Ils ont été réaménagés en 2 bassins anaérobies avec un bassin facultatif supplémentaire. La construction débutera en 2020 ou 2021.
L’exploitation du premier bac de rétention n'a pas été facile, il a donc fallu le remplacer par des cuves de fond de trémie. Les canalisations sont régulièrement obstruées par les boues. Les insectes piquent les ouvriers lorsqu'ils retirent les boues des lits de séchage.
Des analyses de base et régulières des boues doivent être effectuées dès le début, car il est important de concevoir l'installation et de garantir son bon fonctionnement. La mesure de la teneur en solides (évaporation de l'eau et poids du solide restant) est facile à faire et donne une bonne indication de la capacité d'élimination des solides à chaque étape du traitement.
Forces
- Il n'y a pas besoin d'intrants (par exemple énergie ou produits chimiques). Le fonctionnement quotidien ne nécessite pas de compétences techniques.
- Le laboratoire permet d'améliorer le fonctionnement et de connaître les données de réduction de polluant de la station d'épuration.
Faiblesses
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