Quelles stratégies d’implémentation pour l’épuration des eaux usées à Kinshasa?

Les stratégies d’implémentation pour l’épuration révèlent une efficacité surprenante de Pistia stratiotes L. dans le traitement des eaux usées à Kinshasa. Cette recherche, essentielle pour la santé publique, propose des solutions innovantes face aux défis d’assainissement urbain en Afrique.

2.2. DISCUSSION

La température à la sortie de deux bassins (planté de Pistia stratiotes et non planté) présente une légère diminution par rapport à celle des eaux usées brutes (28,2 °C), les EUE avec Pistia stratiotes (27,1 °C) et les EUE sans Pistia stratiotes (27,8 °C) (Figure III.1).

Les valeurs de la température des eaux usées enregistrées sont supérieures à 25°C considérée comme valeur limite de rejet dans le milieu récepteur par l’OMS (2015). De même, ces valeurs sont inférieures à 35°C, considérée comme valeur limite indicative pour les eaux destinées à l’irrigation (J.O de la République Algérienne, 1993).

Selon Ollier et al. (1983), une eau trop chaude ou trop froide peut donner lieu à des accidents surtout sur des jeunes plantes. La température optimale semble se situer aux environs de 25°C pour la plupart des plantes durant la période active de la végétation.

Les EUE avec ou sans Pistia stratiotes répondent à la norme de rejet exigée par l’OMS (25 à 30°C) et est inférieure à la valeur recommandée par la loi algérienne, limitent des paramètres de rejet dans le milieu récepteur à 30°C (journal officiel de la République Algérienne, 1993).

Les résultats obtenus concordent avec ceux obtenus par Belghyti et

al., (2009).

Le pH, indique l’alcalinité des eaux usées dont le rôle capital est favorisé la croissance des microorganismes ayant généralement un pH optimum variant de 6,5 à 8,5. Lorsque le pH est inférieur à 5 ou supérieur à 8,5, la croissance des microorganismes est directement affectée.

En outre, le pH est un paramètre important pour l’interprétation de la corrosion dans les canalisations des installations de l’épuration (Belghyti et al., op. cit).

Les résultats obtenus sur le pH renseignent que les valeurs de pH mesurées varient peu et ont une moyenne de 7,8 (EUB) dont 7,2 pour les EUE avec Pistia stratiotes et 7,6 pour les EUE sans Pistia stratiotes (Figure III.2).

Les valeurs obtenues sont comparables à celles trouvées ailleurs pour les eaux usées domestiques qui présentent généralement un pH neutre à basique (Kleche, 2013). En revanche, elles ne sont pas en accord avec celles trouvées par (Tiglyéne et al., 2005 ; Belghyti et al., 2009 ) au niveau des eaux usées d’abattoir.

Les valeurs obtenues pour les EUE avec ou sans Pistia stratiotes restent dans l’intervalle des limites de rejets directs. Elles sont dans les normes exigées par la loi Algérienne limitent des paramètres de rejet dans le milieu récepteur (6 – 8,5) (J.O de la République Algérienne, 1993) et la norme de rejet exigée par l’OMS (6,5 – 8,5) (Anonyme, 2015).

La conductivité électrique (CE) permet d’évaluer la minéralisation globale et d’estimer la totalité des sels solubles dans l’eau (Rodier, 2009). Les valeurs moyennes de la conductivité électrique enregistrées pour les EUE avec Pistia stratiotes (254 μS/cm) et sans Pistia stratiotes (328 μS/cm) (Figure III.3) sont inférieures à la norme algérienne qui est égal à 2000 μS/cm (J.O.R.A, 1993).

Ainsi, ces valeurs sont en accord avec les valeurs déterminées antérieurement par (Rahmoun et al., 2013). En effet, elles sont inférieures à celles trouvées par (Hassoune et al., 2006; Souiki et al., 2008 ; Hammadi, 2017).

Les résultats obtenus illustrent que la turbidité pendant la période d’étude pour les EUB est de 310,6 NTU, est de 164,8 NTU pour les EUE avec Pistia stratiotes et est de 240,5 NTU pour les EUE sans Pistia stratiotes (Figure III.4).

Les valeurs enregistrées sont largement supérieures à celles enregistrées pendant la saison pluvieuse dans la rivière Gombe (102 NTU – 197 NTU), Kinkusa (8,47 NTU- 17,8 NTU) et Mangengenge (5,98 NTU – 6,65 NTU) par (Kamb, 2018).

Concernant l’oxygène dissous, la valeur moyenne obtenue pendant la période d’étude pour les EUB est de 1,2 mg d’O₂/l, EUE avec Pistia stratiotes est de 2,0 mg d’O₂/l et sans Pistia stratiotes est de 1,5 mg d’O₂/l (Figure III.5), ces valeurs sont faibles par rapport aux normes de rejet (OMS) oxygène dissous (O₂) qui est de 4 mg d’O₂/l (Anonyme, 2015). Ce qui infirme l’efficacité du traitement.

Les résultats de cette étude sont en accord avec les résultats obtenus antérieurement par (Hammadi, 2017) qui confirme une forte augmentation dû à l’activité métabolique des Phragmites australis puisque cet oxygène est résultant de leur métabolisme ainsi que du transfert dû à la diffusion de l’air, donc les plantes apportent l’oxygène nécessaire aux réactions de dégradation aérobie de la matière organique et ils sont inférieurs à ceux obtenus par (Derradji, 2015).

Concernant la masse des matières en suspension, elle a nettement diminuée. La valeur moyenne des EUB pendant la période d’étude est de 409,6 mg/l, de 153,3 mg/l pour les EUE avec Pistia stratiotes et de 217,8 mg/l pour les EUE sans Pistia stratiotes (Figure III.6).

Ces importants résultats sont expliqués par le fait que le bassin planté des Pistia stratiotes permet une bonne élimination des matières en suspension et matières organiques dégradées par l’activité bactérienne au niveau des racines et améliore nettement la capacité de décantation, de plus sa densité présente un obstacle physique pour les particules et permet la clarification de l’eau qui était au départ trouble, ces résultats sont inférieurs à ceux trouvés par Raweh et al. (2011) avec 813 mg/l, plus ou moins similaires à ceux trouvés par Vymazal (2005) et Mimeche et al. (2010).

Ces résultats sont supérieurs aux normes Algériennes de rejet direct (35 mg/l) (J.O de la République Algérienne, 1993), aussi supérieurs à la norme recommandée par l’OMS, (2015) avec 30 mg/l. Il est cependant connu qu’il est difficile d’obtenir des valeurs plus faibles par le procédé du lagunage, surtout si les bassins de sortie sont le siège d’une intense photosynthèse.

Les résultats enregistrés montrent que les concentrations moyennes en azote total pendant la période d’étude pour les EUB est de 38,37 mg/l, est de 30,86 mg/l pour les EUE avec Pistia stratiotes et est de 35,57 mg/l pour les EUE sans Pistia stratiotes (Figure III.7).

Ces valeurs sont inférieures à la norme Algérienne des rejets directs qui est de 40 mg/l (J.O de la République Algérienne, 1993). Ces résultats prouvent l’efficacité du traitement.

Les mécanismes prédominants dans l’élimination de l’azote dans les lits plantés sont la conversion microbienne sous forme gazeuse et le stockage dans le sol, les détritus et la biomasse végétale. La séquence nitrification-dénitrification est considérée comme le processus majeur d’élimination de l’azote à long terme (Bensmina et al., 2009).

Les macrophytes aquatiques sont dotés d’un espace d’air interne bien développé (aérenchyme) à travers les tissus de la plante qui assure le transfert de l’oxygène vers les racines et les rhizomes. L’oxygène qui diffuse à travers les racines stimule la croissance des bactéries nitrifiantes en particulier Nitrosomonas au niveau de la rhizosphère (Brix, 1997). Ces bactéries assurent la transformation de l’ammonium en nitrites puis en nitrates (Mimeche, 2010).

Le rendement épuratoire en azote total (NT) est de 19,1 % et 7,2 % respectivement pour les EUE avec Pistia stratiotes et EUE sans Pistia stratiotes, ces valeurs ne dépassent pas 30%, ce qui est faible par rapport au rendement de la station d’épuration de Ben Slimane au Maroc (Brix, op.cit).

Les valeurs obtenues après épuration sont inférieures à la norme Algérienne des rejets directs 40 mg/l (J.O de la République Algérienne, 1993). Ces résultats prouvent l’efficacité du traitement avec Pistia stratiotes.

Les résultats de cette étude montrent que la concentration moyenne en ammonium (NH₄⁺) pendant la période d’étude pour les EUB est de 33,64 mg/l, est de 25,37 mg/l pour les EUE avec Pistia stratiotes et est de 29,53 mg/l pour les EUE sans Pistia stratiotes (Figure III.8).

Ces valeurs sont inférieures à celles trouvées à la lagune de Sidi Senoussi et d’Emir Abdel Kader (Abdelali, 2013).

Le rendement moyen d’élimination de polluant en ammonium (NH₄⁺) durant la période d’étude est de 24,5 % et 12,2 % respectivement pour les EUE avec Pistia stratiotes et EUE sans Pistia stratiotes. Ce rendement est inférieur à celui trouvé dans la région d’Ouargla (Algérie) par (Hammadi, 2017) (28,41 %).

Les résultats obtenus montrent que la concentration moyenne en nitrite (NO₂^–) pendant la période d’étude pour les EUB est de 0,09 mg/l, est de 0,05 mg/l pour les EUE avec Pistia stratiotes et est de 0,07 mg/l pour les EUE sans Pistia stratiotes (Figure III.9).

La moyenne est inférieure aux normes internationales des eaux destinée à l’irrigation (< 1mg/l) selon l’OMS (1989). Le taux d’abattement est de 44,4 % et 22,2 % respectivement pour les EUE avec Pistia stratiotes et EUE sans Pistia stratiotes, ce rendement est inférieur à celui trouvé dans la région de Ouargla en Algérie (51,61%) par Hammadi, (op. cit).

Kucuk et al. (2003), ont montré, que les macrophytes absorbent principalement de l’azote inorganique sous forme de nitrates (NO₃^–) et d’ammonium (NH₄⁺) ces nutriments sont utilisés par la plante pour la croissance de ses tissus, ils peuvent être emmagasinés dans les racines et rhizomes, les tiges et les feuilles ce qui explique leur diminution dans le bassin planté.

Ces concentrations sont légèrement similaires à celles trouvées par Niang, (2002) et Endamana et al., (2003), et à Kenitra au Maroc par El Guamri , (2006), les valeurs extrêmes sont de 1,32 mg/l et 3,54 mg/l.

Les faibles teneurs en nitrates au niveau des EUB sont probablement dues au fait que l’azote contenu dans les eaux résiduaires domestiques a essentiellement une origine humaine. On estime environ 13 g/jour d’azote rejeté par un être humain adulte, sous forme essentiellement organique, présent dans l’urine (Chocat, 1997).

Le taux d’abattement est de 68,4 % et 14,9 % respectivement pour les EUE avec Pistia stratiotes et EUE sans Pistia stratiotes (Figure III.10). Le rendement pour les EUE avec Pistia stratiotes est supérieur à celui trouvé dans la région d’Ouargla en Algérie (Hammadi, 2017).

La comparaison des concentrations moyennes en nitrates dans les eaux usées analysées avec la norme de qualité des eaux destinées à l’irrigation montre que, ces concentrations sont inférieures à 50 mg/l, ce qui permet de déduire que ces effluents sont acceptables pour l’irrigation des cultures Belghyti et al., (2009).

L’évolution de la DCO est caractérisée par des concentrations moyennes de 279,9 mg d’O₂/l pour les EUB, de 148,7 mg d’O₂/l pour les EUE avec Pistia stratiotes et de 209 mg d’O₂/l pour les EUE sans Pistia stratiotes (Figure III.11), elles sont nettement supérieures à la norme algérienne (120mg/l) et la norme de rejet de l’OMS (120 mg/l). (J.O.R.A, 1993).

Ainsi, ces valeurs sont inférieures à celles obtenues par Belghyti et al., (2009) ; Boutayeb et al., (2012) ;, et supérieurs à celles trouvées par Derradji, (2015).

Le rendement d’abattement de la DCO est de 46,8 % et 25,3 % respectivement pour les EUE avec Pistia stratiotes et EUE sans Pistia stratiotes, ces valeurs sont inférieures à celles enregistrées dans la station d’épuration de la ville de Ouarzazate (Maroc) (El Hamouri et al., 1993).

Les résultats de cette étude montrent un abattement très important de la DBO₅ qui présente une valeur moyenne de 212,5 mg d’O₂/l pour les EUB et les valeurs moyennes à la sortie du pilote sont de 129,9 mg d’O₂/l pour les EUE avec Pistia stratiotes et d’une valeur moyenne de 166,1 mg d’O₂/l pour les EUE sans Pistia stratiotes (Figure III.12).

Ces résultats sont inférieurs à ceux trouvés à Mechraa Belksiri (282,5mg/l) par El Guamri et al., (2006). Ces résultats sont largement supérieurs aux normes des rejets algériens (35 mg /l) (J.O de la République Algérienne, 1993) et de l’OMS (30 mg/l) (Anonyme, 2015).

Le rendement d’abattement de la DBO₅ est de 44,6 % et 16,3 % respectivement pour les EUE avec Pistia stratiotes et EUE sans Pistia stratiotes. Ce rendement est inférieur à celui enregistré dans la station de traitement de Ouarzazate en Maroc (El Hamouri et al., op. cit).

La concentration moyenne des coliformes totaux pendant la période d’étude pour les EUB est de 273 germes/100 ml, est de 63 germes/100 ml pour les EUE avec Pistia stratiotes et est de 96 germes/100 ml pour les EUE sans Pistia stratiotes (Figure III.13).

L’abattement de coliformes totaux (CT) est de 77 % et 59,3 % respectivement pour les EUE avec Pistia stratiotes et EUE sans Pistia stratiotes. Ce rendement est inférieur à celui trouvé dans la région d’Ouargla en Algérie (99,54 % durant 16 jours d’épuration) par (Ayyach et al., 2016 ; Hammadi, 2017). D’après les résultats obtenus, l’abattement des coliformes totaux avec Pistia stratiotes est excellent.

La concentration moyenne des coliformes fécaux pendant la période d’étude pour les EUB est de 380 germes/100 ml, est de 133 germes/100 ml pour les EUE avec Pistia stratiotes et est de 198 germes/100 ml pour les EUE sans Pistia stratiotes (Figure III.14).

Ces résultats sont inférieurs à ceux trouvés dans la ville d’Al-Hoceima, Maroc par (Fouad, 2016). Ils font ressortir que la teneur en germes pathologiques de type coliformes fécaux presque a changée complètement de l’entrée à la sortie du bassin.

L’abattement est de 65 % et 48 % respectivement pour les EUE avec Pistia stratiotes et EUE sans Pistia stratiotes. Ce rendement est inférieur à celui trouvé dans la région d’Ouargla (Algérie) (99,64 % pendant 16 jours d’épuration) (Hammadi, 2017).

La concentration moyenne des streptocoques fécaux pendant la période d’étude pour les EUB est de 131 germes/100 ml, est de 42 germes/100 ml pour les EUE avec Pistia stratiotes et est de 77 germes/100 ml pour les EUE sans Pistia stratiotes (Graphique III.15).

L’abattement de streptocoques fécaux (SF) est de 68 % et 41 % respectivement pour les EUE avec Pistia stratiotes et EUE sans Pistia stratiotes. Ce rendement est inférieur à celui trouvé dans la région d’Ouargla en Algérie (99,92 % durant 16 jours d’épuration) (Dahel, 1999 ; Hammadi, op. cit). Les résultats obtenus permettent de conclure que la dégradation de la pollution bactériologique en ce qui concerne les streptocoques fécaux (SF) est excellente avec Pistia stratiotes.

CONCLUSION

La présente étude sur le traitement des eaux usées domestiques par Pistia stratiotes L. dans la commune de la N’sele à Kinshasa/RD CONGO peut servir de point de départ à d’autres expériences dans ce domaine. Elle nous a permis d’une part, de déterminer la capacité de Pistia stratiotes L. à épurer les eaux usées domestiques, d’autre part de proposer une station de phytoépuration dans la Commune de la N’sele.

L’utilisation de Pistia stratiotes L. dans le pilote expérimental permet de réduire presque la quasi-totalité des paramètres physico-chimiques (sauf l’oxygène dissous) et bactériologiques.

Ce mémoire sur le traitement des eaux usées domestiques par Pistia stratiotes L. dans la commune de la N’sele à Kinshasa s’est étalé sur une durée de six mois (du septembre 2018 au février 2019) avec un échantillonnage de 48 prélèvements analysés au Laboratoire de microbiologie de l’Université de Kinshasa et au Laboratoire de la division d’assainissement.

Le suivi de l’évolution des paramètres de pollution des eaux usées depuis l’entrée du pilote expérimental et sa sortie laisse voir des abattements moyens très satisfaisants. Les abattements moyens sont de 62,5 % pour les EUE avec Pistia stratiotes et 46,8 % sans Pistia stratiotes pour les MES, avec un abattement moyen de 19,1 % pour les EUE avec Pistia stratiotes et 7,2 % EUE sans Pistia stratiotes pour le NT, sont de 46,8 % et 25,3 % respectivement pour les EUE avec Pistia stratiotes et EUE sans Pistia stratiotes pour la DCO, sont de 38,8 % et 21,8 % respectivement pour les EUE avec Pistia stratiotes et EUE sans Pistia stratiotes pour la DBO₅, sont de 77 % et 60 % respectivement pour les EUE avec Pistia stratiotes et EUE sans Pistia stratiotes pour le CT, sont de 65 % et 48 % respectivement pour les EUE avec Pistia stratiotes et EUE sans Pistia stratiotes pour CF et enfin, sont de 68 % et 42 % respectivement pour les EUE avec Pistia stratiotes et EUE sans Pistia stratiotes pour les SF.

Après le traitement biologique (EUE avec Pistia stratiotes), la température et le pH ne varient pratiquement pas. Mais par contre, il a été noté une diminution de la conductivité électrique. Les paramètres relatifs à la pollution organique (turbidité, matières en suspension, demande chimique en oxygène et demande biologique en oxygène) diminuent beaucoup entre les eaux usées brutes (où on enregistre les valeurs les plus élevées) et les eaux usées traitées où on enregistre les valeurs les plus faibles.

D’après les résultats des différents paramètres : température, pH, conductivité, turbidité, MES, NT, NH₄⁺, NO₂^–, NO₃^–, DCO et DBO₅, il y a lieu de remarquer que les eaux usées épurées sont conformes aux normes de rejet Algériennes et de l’OMS pour la réutilisation en irrigation.

Au terme de cette étude, il convient de retenir que l’hypothèse a été vérifiée et confirmée.

La performance épuratoire des eaux usées avec Pistia stratiotes sous le climat tropical est satisfaisante pour leur dépollution. Il faut également noter de façon globale que la filière d’épuration avec Pistia stratiotes est très bien adaptée au contexte de la commune d’étude suite à l’accessibilité des substrats et aux conditions climatiques, pour ce faire il peut être recommandé pour d’autres centres urbains et ruraux similaires. Cette filière d’épuration est capable de produire une bonne qualité de rejet.

Le présent travail pourra être poursuivi durant les deux saisons de l’année ; afin d’ouvrir des ébauches sur des travaux concernant :

• l’utilisation de plusieurs macrophytes pour comparer le pouvoir épurateur de chacune,
• l’identification de toutes catégories de microorganismes (protozoaire, métazoaire, virus, etc.)
• l’effet et le rôle de chaque bactérie détectée dans cette étude dans la phytoépuration.

Questions Fréquemment Posées

Quelle est la température des eaux usées traitées avec Pistia stratiotes?

Les EUE avec Pistia stratiotes présentent une température de 27,1 °C.

Quel est le pH des eaux usées avec Pistia stratiotes?

Le pH des EUE avec Pistia stratiotes est de 7,2.

Comment la conductivité électrique des eaux usées est-elle affectée par Pistia stratiotes?

Les valeurs moyennes de la conductivité électrique pour les EUE avec Pistia stratiotes sont de 254 μS/cm.

Quelle est l’efficacité de Pistia stratiotes dans l’oxygène dissous des eaux usées?

La valeur moyenne d’oxygène dissous pour les EUE avec Pistia stratiotes est de 2,0 mg d’O2/l.