Caractérisation du colmatage chimique et biologique et leurs interactions au sein d'un dispositif de micro-irrigation dans le contexte de la réutilisation des eaux usées épurées en irrigation

(trad auto)Dans un contexte de changement global atteignant les paramètres hydro-écologiques et biodémographiques généraux, la micro-irrigation utilisée en agriculture avec des eaux usées traitées est une approche prometteuse pour réduire les dépenses en eau. Cependant, l'encrassement des systèmes de micro-irrigation constitue une contrainte à l'utilisation de ces eaux contenant des micro-organismes, des nutriments et des sels dissous. Ces contaminants peuvent conduire à une précipitation chimique avec le développement de biofilms qui dégradent la performance des systèmes d'irrigation. Par conséquent, les objectifs de cette étude peuvent être définis comme suit : (i) caractériser la précipitation des sels dissous due aux variations des conditions de fonctionnement le long des systèmes de micro-irrigation, (ii) étudier le développement de biofilms par l'utilisation d'eaux usées traitées dans différentes conditions hydrodynamiques, et (iii) analyser certaines interactions entre la précipitation chimique et le développement du biofilm. Tout d'abord, une étude a été mise en uvre pour identifier l'impact des paramètres qui influencent les précipitations chimiques. Ces paramètres sont la température, le pH et la pression partielle de CO2. Cette étude permet de quantifier l'augmentation de la masse du précipité produit sous forme de calcite (carbonate de calcium) en fonction de l'augmentation du pH et de la température. Les résultats expérimentaux ont permis de valider et d'étalonner la modélisation des précipitations à l'aide du logiciel PHREEQC. Ce modèle numérique permet de prédire et de quantifier les précipitations chimiques pour une qualité d'eau donnée dans diverses conditions de fonctionnement (pH, température et pression partielle de CO2). Des expériences ont ensuite été menées à l'aide d'un dispositif d'irrigation pour étudier l'influence du carbonate de calcium sur la croissance des biofilms dans les conduites de micro-irrigation et les goutteurs (goutteurs de distribution). Parallèlement, un réacteur Taylor-Couette (TCR) a été utilisé pour étudier l'influence de la contrainte de cisaillement sur le développement des biofilms. En fonction de la position dans le système d'irrigation, 3 contraintes de cisaillement ont été identifiées et analysées. Dans la conduite, une contrainte de cisaillement de 0,7 Pa a été retenue et dans les goutteurs, la contrainte de cisaillement se situait entre 2,2 et 4,4 Pa. On observe que le biofilm tend à se développer sous la contrainte de cisaillement la plus élevée. Des précipitations de carbonate de calcium sous forme de calcite ont été observées en interaction avec la croissance du biofilm.