Tadjouwa Kouawaa,b, A. Wankob, C. Beckb, A. Maïgaa et R. Mose b Traitement de boues de vidange par lits de séchage plantés sous climat soudano-sahélien Effets des paramètres de gestion et des plantes locales sur la qualité des boues et du percolât Tadjouwa Kouawaa,b, A. Wankob, C. Beckb, A. Maïgaa et R. Mose b LEDES - 2iE ICube - UDS

PLAN DE L’EXPOSE Introduction 2. Méthodologie 3. Résultats et discussions Qualité des boues de vidange Adaptabilité des plantes Performances épuratoires des lits de séchages 4. Conclusion et perspectives Adrien WANKO – GRUTTEE 2016

Contexte et problématique INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION ET PERSPECTIVES Contexte et problématique Dans les PED, l’ANC est le principal mode d’assainissement Les programmes politiques d’assainissement essentiellement orientés vers la construction des ouvrages de l’ANC principalement les latrines améliorées (WHO, 2015) Fig1: Accès à l’assainissement, 1990-2015 (WHO, 2015) 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

Contexte et problématique INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION ET PERSPECTIVES Contexte et problématique On appellera BV les sous produits de l’ANC Pratiques actuelles 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

Contexte et problématique INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION ET PERSPECTIVES Contexte et problématique Pratiques actuelles 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

Contexte et problématique INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION ET PERSPECTIVES Contexte et problématique Forte augmentation des populations urbaines dans les pays en développement dans les années à venir (UN, 2014) Amélioration de l’accès à l’assainissement par la construction de latrines et de fosses septiques. Augmentation de la production des BV Déversement courant et non contrôlé des BV dans la nature Augmentation importante des risques sanitaires et environnementaux Quelles solutions techniques adaptées? 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

Contexte et problématique INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION ET PERSPECTIVES Contexte et problématique Les LSP intéressant pour les PED (Vincent, 2011 ; Kengne, 2010; Troesch, 2009 ; Koottatep et al., 2005 ; Liénard et Payrastre,1996). Limites Conception empirique Prévision des performances difficile Transfert de technologie d’une localité à l’autre souvent cause de dysfonctionnement - Attentes Mieux appréhender les conditions d’adaptabilité des LSP au contexte local 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

LSP: Principe et fonctionnement INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION ET PERSPECTIVES LSP: Principe et fonctionnement Points clés: le choix des plantes, les charges appliquées et la période de repos Filtration, Déshydratations Infiltration-percolation Drainage Evaporation ETP Minéralisation Bassin stockage Drains Boue résiduelle Massif filtrant Traitement complémentaire (Troesch, 2014) 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

Objectifs INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION ET PERSPECTIVES Objectifs 1. Evaluer les performances épuratoires des LSP et LSNP pour le traitement des boues de vidange dans le contexte climatique soudano-sahélien de Ouagadougou; 2. Etudier l’adaptabilité des plantes fourragères endogènes: Oryza longistaminata, Sporobolus pyramidalis et Cypérus alopecuroïdes. 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

Expérimentation à petite échelle pilote INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION ET PERSPECTIVES Méthodologie générale Expérimentation à petite échelle pilote Essais avec 2 modes d’alimentation des BV (volume constant et charge en MES constante) Essais avec 3 espèces fourragères Essais avec 3 durées de repos 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

METHODOLOGIE INTRODUCTION RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION ET PERSPECTIVES Dispositif expérimental (Installation sur l’un des sites du 2iE de Ouagadougou) Les travaux expérimentaux se sont déroulés à Ouagadougou à l’Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE), sur le site de la station de traitement des eaux usées du campus de cette institution. Le système de traitement des eaux usées du campus de 2iE à Ouagadougou est un lagunage naturel constitué de 3 bassins (anaérobie, facultatif et de maturation). La ville est sous un climat soudano-sahélien avec une longue saison sèche d’octobre à mai. La saison pluvieuse s’étend de juin à septembre. Sur la base des données des services météorologiques du Burkina Faso, les températures minimales moyennes varient de 17,4°C en janvier à 27,2°C en avril et mai, tandis que les températures maximales moyennes varient de 31,4°C en aout à 39,8°C en avril. L’évapotranspiration de référence moyenne est de 6,0mm/jour correspondant à une moyenne annuelle de 2712 mm. Le mois de mars est le mois durant lequel la demande évaporative est maximale avec une moyenne journalière de 7,7mm/jour. 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

Dispositif expérimental: plantes utilisées INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION ET PERSPECTIVES Dispositif expérimental: plantes utilisées Trois espèces fourragères utilisées sur les LSP Oryza longistaminata 2. Sporobolus pyramidalis 3. Cypérus alopecuroïdes Oryza longistaminata et Sporobolus pyramidalis potentiellement utilisables pour le traitement des BV sur LSP (Bassan et al., 2003). Cyperus alopécuroides reste présente dans les zones humides et les bas-fonds de la ville de Ouagadougou même en saison sèche. Les lits de séchage sont composés d’un massif filtrant constitué de trois couches de matériaux de granulométrie croissante du haut vers le bas. La caractérisation (Tableau 3‑1) du matériau filtrant a été réalisée au laboratoire de génie civil de 2iE. L’analyse granulométrique (Annexe 2) a été faite par tamisage selon la norme NF P 18-560. 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

Dispositif expérimental: Alimentation des lits INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION ET PERSPECTIVES Dispositif expérimental: Alimentation des lits Alimentation aux eaux usées : phases d’acclimatation des LSP Alimentation aux BV Alimentation à volume constant (210 L) 6 LSP_OL avec BV 4 LSP_SP avec BV 1 LSP_OL avec EBM 1 LSP_SP avec EBM 1 LSNP L’alimentation des lits de séchage avec boues de vidange s’est fait selon 2 modes : une alimentation à volume constant et une alimentation à charge de matières en suspension constante. Pour les lits plantés, ces modes d’alimentations ont été précédées par des phases d’acclimatation des plantes durant lesquelles les lits ont été alimentés aux eaux du bassin de maturation du lagunage naturel traitant les eaux usées des logements estudiantins de 2iE. 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

Dispositif expérimental: Alimentation des lits INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION ET PERSPECTIVES Dispositif expérimental: Alimentation des lits Alimentation aux eaux usées : phase d’acclimatation des LSP 2. Alimentation aux BV Alimentation à charge en MES constante 20 kg de MES/m².an 3 LSP_CA 3 LSNP 1 jour d’alimentation 3/6/9 jours de repos 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

Dispositif expérimental: Suivi du dispositif INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION ET PERSPECTIVES Dispositif expérimental: Suivi du dispositif Caractérisation des BV et des percolats Physico-chimie: pH, Cond, Eh, MS, MES, MV Biochimie: DCO, N-NH4+, N-NO3-, N-NO2-, PT, P-PO34- Microbiologie: Coliformes fécaux, Streptocoques fécaux, Helminthes 2. Suivi physio-morphologique des plantes nombre de plants sur un lit hauteur des plants indicateur visuel appelé score visuel (Niu et Rodriguez, 2008) - 4: Excellent - 3: Bon - 2: Moyen - 1: Mauvais 0: Très mauvais - 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

Dispositif expérimental: Suivi du dispositif INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION ET PERSPECTIVES Dispositif expérimental: Suivi du dispositif 2. Suivi physio-morphologique des plantes Indice de croissance des plantes (Young et al., 2012) k : numéro de l’alimentation considérée. F : Critère (nombre de plants, hauteur moyenne des plantes, score visuel) et espèce (Sporobolus pyramidalis,Oryza longistaminata ou Cyperus alopecuroïdes) considéré pour le calcul de RGI et RGR. RGI (Fk) : Indice de croissance pour le critère F et l’alimentation k. RGR (Fk) : Taux de croissance du critère F après l’alimentation k. Ck : valeur du critère F considéré à l’alimentation k. tk : date de la kème alimentation. 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

Qualité des BV: forte variabilité INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION Qualité des BV: forte variabilité   Moy Médi Min Max ET n Coef var pH 8,6 8,5 6,5 10,0 0,6 109 7% Cond (mS/cm) 6,7 7,3 1,9 11,2 2,6 89 39% Eh (mV) -107 -96 -189 -48 36 106 34% N-NH4+ (mg/L) 197 122 - 613 175 67 89% P-PO43- (mg/L) 54 31 1 290 60 79 110% PT (mg/L) 190 133 6 1 167 223 117% MES (mg/L) 2 676 1 325 24 24 970 3 645 143 136% MS (mg/L) 6 233 3 504 850 44 000 7 466 115 120% MV (%MS) 53% 50% 2% 98% 21% 97 40% MD (%MS) 61% 62% 9% 23% 112 38% DCO (mg/L) 3 157 2 735 200 16 100 2 540 76 80% 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

Adaptabilité des plantes: score visuel INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION Adaptabilité des plantes: score visuel Alimentation au BV Phase d’acclimatation Alimentation aux eaux du BM Alimentation BV 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

Adaptabilité des plantes: densité des plantes INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION Adaptabilité des plantes: densité des plantes 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

RESULTATS ET DISCUSSION INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION Adaptabilité des plantes: Valeurs seuil (Tadjouwa et al., 2015) Evolution de RGI pour l’espèce OL en fonction de la DCO, N-NH4+, Cond, P-PO43- dans les BV 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

RESULTATS ET DISCUSSION INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION Adaptabilité des plantes: Valeurs seuil (Tadjouwa et al., 2015) Evolution de RGI pour l’espèce OL en fonction de la DCO, N-NH4+, Cond, P-PO43- dans les BV 4,4 – 4,9 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

RESULTATS ET DISCUSSION INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION Adaptabilité des plantes: Valeurs seuil (Tadjouwa et al., 2015) Evolution de RGI pour l’espèce OL en fonction de la DCO, N-NH4+, Cond, P-PO43- dans les BV 4,4 – 4,9 4600 176 - 360 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

RESULTATS ET DISCUSSION INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION Adaptabilité des plantes: Valeurs seuil (Tadjouwa et al., 2015) Evolution de RGI pour l’espèce OL en fonction de la DCO, N-NH4+, Cond, P-PO43- dans les BV 4,4 – 4,9 4600 176 - 360 Il existe des valeurs seuil de Cond, DCO et NH4+ à partir desquelles les paramètres morphologiques des plantes sont négativement affectés 2. Le flétrissement des plantes pourrait donc être attribué à l’effet combiné des fortes valeurs de Cond, DCO et NH4+ dans les BV utilisées 3. Le pH et la teneur en phosphore auraient participé à ce flétrissement en favorisant les conditions qui ont accompagné ces effets négatifs L’inadaptation des plantes impacte t’elle l’efficacité épuratoire des LS? 1. La détérioration des paramètres morphologiques des plantes pourrait être principalement attribuée à la combinaison des effets de fortes teneurs en DCO, NH4+ et à la conductivité élevée les boues de vidange traitées 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

Performances épuratoires des LS : Alimentation à volume constant INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION Performances épuratoires des LS : Alimentation à volume constant 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

Performances épuratoires des LS : Alimentation à volume constant INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION Performances épuratoires des LS : Alimentation à volume constant 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

Performances épuratoires des LS : Alimentation à volume constant INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION Performances épuratoires des LS : Alimentation à volume constant N-NH4+ PT MES MS MV DCO LSP_OL 80% 40% 91% 78% 84% 66% LSP_SP 45% 50% 90% 63% 54% LSNP 23% 95% 76% 62% LSP_OL : Lits de séchage plantés de Oryza Longistaminata LSP_SP : Lits de séchage plantés de Sporobolus pyramidalis LSNP : Lits de séchage non planté 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

RESULTATS ET DISCUSSION INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION Performances épuratoires des LS : Alimentation à volume constant / Effet de [BV] 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

RESULTATS ET DISCUSSION INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION Performances épuratoires des LS : Alimentation à volume constant / Effet de [BV]   NH4+ MES MS MV DCO LSP_OL 0,564* 0,720*,a 0,712*,a 0,547*,a 0,432*,a LSP_SP 0,161 0,746*,a 0,646*,a 0,506*,a 0,352 LSNP 0,290 0,742*,a 0,706*,a 0,459*,a 0,250 * : Valeur significative a,b : différence non significative lorsqu’il y a la même lettre pour un même paramètre 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

CONCLUSION ET PERSPECTIVES INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION ET PERSPECTIVES Conclusion Qualité des BV Forte variabilité des paramètres physico-chimique et biologique Conductivité très élevée 6700 uS/cm; 2630 uS/cm en France (Canler, 2010) Suivi des plantes Bonne adaptation des plantes durant la phase d’acclimatation Flétrissement général de toutes les espèces utilisées (dès 1 mois pour CA) Identification des valeurs seuil en [BV] induisant le flétrissement Performance et qualité du percolât L’abattement des bactéries SF est étroitement lié à la durée de repos L’abattement des CF et des œufs helminthes ne semblent pas être influencé par la durée de repos ou la présence de plantes sur les LS Excellent abattement des MES (95%-LSNP) La qualité du percolât et les rendements sont liés aux [BV] brutes 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

CONCLUSION ET PERSPECTIVES INTRODUCTION METHODOLOGIE RESULTATS ET DISCUSSION CONCLUSION ET PERSPECTIVES Perspectives Evaluer l’influence de la charge d’alimentation et des cycles alimentation/repos sur le développement des plantes Evaluer l’influence des cycles alimentation/repos sur les caractéristiques des boues résiduelles accumulée et sur son évolution Développement d’un modèle de déshydratation (voir Poster) et de minéralisation des boues de vidange sur LSP 13/07/2016 TADJOUWA KOUAWA

MERCI POUR VOTRE ATTENTION