Synthèse bibliographique : Impacts de l'infiltration d'eaux usées traitées sur les sols - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Rapport (Rapport De Recherche) Année : 2020

Synthèse bibliographique : Impacts de l'infiltration d'eaux usées traitées sur les sols

Résumé

The increasing scarcity of water in the world is leading to the emergence of new uses of water to cope with this scarcity. Thus, the reuse of treated wastewater is one of the alternative modes of supply, for example for irrigation in agriculture. However, at the outlet of treatment plants, this water may still contain a certain number of pollutants, in particular pathogenic microorganisms and mineral and organic micropollutants. The quality of the water is therefore sometimes not optimal, and its use could cause environmental and health impacts. In order to remedy this, the installation of tertiary treatment may be envisaged in large treatment plants (size greater than 100 000 p.e.) but is rarely considered in smaller ones. Under natural conditions, the soil provides a set of mechanisms capable of providing additional treatment for treated wastewater thanks to its physical (filtration, adsorption, etc.), hydrodynamic (retention, transport, etc.) and chemical (precipitation, dissolution, etc.) properties and its biodiversity (phytoremediation, biological activity, etc.). The aim of this synthesis is to go further, by trying to assess the possibility of using/managing the soil as a treatment bioreactor without the infiltration of treated wastewater having an impact on the soil. This objective will therefore be the result of a compromise between the characteristics of the soils in place and the quality/quantity of water to be infiltrated. As an example, although the mechanisms allow the residual contents of TSS (86%), COD (87%), BOD5 (95%), nitrogen (95% of NH4, variable NGL) and phosphorus (95%) to be effectively reduced. These results depend on the type of soil used, and seem to be best for loamy soil. On the other hand, the elimination of organic micropollutants depends on the type of pollutants. Generally, their elimination is higher than 70% for a clay soil. Mineral micropollutants are eliminated by plant phytoremediation, but the fluxes eliminated remain low, so they tend to be stored in the soil. As far as pathogens are concerned, bacteria are eliminated to more than 99%, but viruses are more or less well eliminated according to the studies carried out. In addition, little data exists on protozoa and helminths. However, it seems reasonable to assume that good purification performance due to filtration can be achieved for these pathogenic organisms. On the other hand, their addition sometimes generates clogging, leaching and excess water, which can have a strong negative impact on soil properties. As soil is a complex medium, its different properties are closely linked and a change in one will affect the others. For example, the addition of water affects the texture and structure of the soil, and thus its porosity, oxygen content and, finally, its biodiversity. Synthesizing the observed impacts remains difficult because studies differ and often contradict each other. However, generally speaking, the soil, and particularly its biodiversity, seems to have a good capacity to adapt and sometimes even to benefit from the nutrients present in treated wastewater. This shows that the temporal evolution of soils subject to treated wasterwater infiltration is imperative in order to detect degradation before it is irremediable.
La raréfaction de l’eau dans le monde conduit à l’émergence de nouveaux usages de l’eau permettant de faire face à cette pénurie. Ainsi, la réutilisation des eaux usées traitées fait partie des modes d’approvisionnement alternatifs, pour l’irrigation en agriculture par exemple. Cependant, en sortie de station d’épuration, ces eaux peuvent encore contenir un certain nombre de polluants, et notamment des microorganismes pathogènes et des micropolluants minéraux et organiques. La qualité de l’eau n’est donc parfois pas optimale, et son emploi pourrait occasionner des impacts environnementaux et sanitaires. Afin de remédier à cela la mise en place de traitement tertiaire peut-être envisagée au sein de grosses stations d’épuration (taille supérieure à 100 000 EH) mais l’est rarement sur les plus petites. Or, le sol assure, en conditions naturelles, un ensemble de mécanismes capables d’apporter une épuration supplémentaire aux eaux usées traitées grâce à ses propriétés physiques (filtration, adsorption…), hydrodynamiques (rétention, transport…), chimiques (précipitation, dissolution…) et à sa biodiversité (phyto-remédiation, activité biologique…). L’objectif de cette synthèse est d’aller plus loin,en essayant d’évaluer la possibilité d’utiliser/piloter le sol comme un bioréacteur de traitement sans pour autant que l’infiltration des eaux usées traitées ait un impact sur le sol. Cet objectif sera donc le résultat d’un compromis entre les caractéristiques des sols en place et la qualité/quantité d’eau à infiltrer. A titre d’exemple, bien que les mécanismes permettent d’abattre de manière efficace les teneurs résiduelles en MES (86%), DCO (87%), DBO5 (95%), azote (95% du NH4, NGL variables) et phosphore (95%). Ces résultats dépendent du type de sol utilisé, et semblent être les meilleurs pour un sol limoneux. En revanche, l’élimination des micropolluants organiques dépend du type de polluants. Généralement, leur élimination est supérieure à 70% pour un sol argileux. Les micropolluants minéraux sont éliminés par la phyto-remédiation des plantes mais les flux éliminés restent faibles, ils auront donc tendance à ce stocker au niveau des sols. En ce qui concerne les pathogènes, les bactéries sont éliminées à plus de 99%, mais les virus sont plus ou moins bien éliminés selon les études réalisées. De plus, peu de données existent concernant les protozoaires et les helminthes. Il semble toutefois raisonnable de supposer que de bonnes performances d’épuration dues à la filtration peuvent être atteintes pour ces organismes pathogènes. En contrepartie, leur ajout génère parfois des phénomènes de colmatage, de lessivage et d’excès d’eau, pouvant avoir un fort impact négatif sur les propriétés du sol. Le sol étant un milieu complexe, ses différentes propriétés sont étroitement liées et une modification de l’une aura une incidence sur les autres. Par exemple, l’ajout d’eau affecte la texture et la structure du sol, et donc sa porosité, sa teneur en oxygène, et enfin sa biodiversité. La synthèse des impacts observés reste difficile car les études diffèrent et se contredisent souvent. Toutefois, de manière générale, le sol, et notamment sa biodiversité, semble avoir une bonne capacité d’adaptation, et parfois même profiter des nutriments présents dans les eaux usées traitées. Il ressort de ceci que l’évolution temporelle des sols soumis à l’infiltration d’EUT soit impérative de manière à déceler une dégradation avant qu’elle ne soit irrémédiable.
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Synthese_bibliographique_Impact_Sol_EUT.pdf (2.78 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-03155946 , version 1 (02-03-2021)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03155946 , version 1

Citer

Julia Le Roy, Vivien Dubois, Julien Tournebize, Claire Lauvernet, Rémi Clément. Synthèse bibliographique : Impacts de l'infiltration d'eaux usées traitées sur les sols. [Rapport de recherche] INRAE UR-Reversaal. 2020. ⟨hal-03155946⟩
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