Siège s Antenne 13 : Europôle d ETUDE DE FAISAB BOUES CUREES D Etude de faisabilité de fi (niveau ava Version : Définitive Date : 24/11/2011 Cabinet TERRA SOL (SAS) social : 216 chemin de Campagne 30 250 SOMMIERES du Petit Arbois Avenue Louis Philibert 13857 AIX EN PROVENCE Antenne 12 : 2, rue Pasteur, 12 000 RODEZ http://www.terra-sol.fr ; [email protected]RCS Nîmes 429.309.867.000.19 BILITE POUR L’EPANDAGE AGR DU SYSTEME DE LAGUNAGE D ilières de traitement : conception de s ant-projet) en site urbain et en site iso Rédigée par : Stéphane TRI I Validée par : Sarah BERGE E Cedex 3 RICOLE DES DE MANA stations pilotes olé I IAIRE
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ETUDE DE FAISABILITE POUR L’EPANDAGE AGRICOLE DES BOUES ... · L’étude préalable à la gestion des déchets de l’assainissement et de potabilisation de la Guyane a ... Suite
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Siège social
Antenne 13 : Europôle du Petit Arbois Aven
ETUDE DE FAISABILITE POUR L’EPANDAGE AGRICOLE
BOUES CUREES DU SYSTEME
Etude de faisabilité de filières de traitement : conception de stations pilotes
(niveau avant
Version : Définitive
Date : 24/11/2011
Cabinet TERRA SOL (SAS) Siège social : 216 chemin de Campagne 30 250 SOMMIERES
: Europôle du Petit Arbois Avenue Louis Philibert 13857 AIX EN PROVENCE Cedex 3
Etude de faisabilité de la valorisation agricole des boues de la STEP de Mana
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Figure 1 : Données climatiques (station de Mana)
Le but de l’étude climatologique est de déterminer les périodes favorables à l’épandage en
déterminant les périodes possibles d’accès aux parcelles et les périodes de drainage afin de limiter le
lessivage et/ou le ruissellement des éléments vers les eaux souterraines et superficielles.
Les données climatologiques présentées ci-après correspondent aux relevés effectués au niveau de la
station de Mana.
• Les températures :
La température moyenne annuelle sur la bande côtière est de 26°C et l’amplitude des variations
mensuelles est inférieure à 2°C.
• La pluviométrie :
Les précipitations sont assez hétérogènes tout au long de l’année. La pluviométrie annuelle est
élevée, elle oscille autour de 2000 mm. Ces précipitations (pic au mois de mai) peuvent être assez
pénalisantes pour l’accessibilité des parcelles aux engins agricoles.
Bien que l’amplitude entre les températures moyennes mensuelles soit limitée, le climat mananais
est caractérisé par une saison sèche et une grande saison des pluies, entrecoupée d’une petite
saison sèche différenciée par la pluviosité :
- La saison sèche, qui débute dès le mois de juillet (même si les pluies y effectuent
toujours quelques incursions, ces dernières sont moins virulentes). La période vraiment
sèche s’établit de la mi-août à fin octobre. Il s’agit de la période la plus favorable pour
réaliser les épandages.
- La saison des pluies. Dès la fin du mois de mars, les précipitations sont alors fréquentes
et intenses dans un ciel très sombre. Ces périodes alternent avec des accalmies de
quelques jours, lorsqu’un soubresaut de la Zone Intertropicale de Convergence (ZIC)
s’éloigne temporairement du département. Dans ces conditions, le temps devient
0
25
50
75
100
125
150
175
0
50
100
150
200
250
300
350
mm
Climogramme de Gaussen de MANA
Précipitations moyennes mensuelles
(mm)
Températures moyennes mensuelles
(°C)
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variable et les timides éclaircies alternent avec des averses brèves mais souvent intenses.
Les périodes de décembre à février et d’avril à juin sont à éviter pour les épandages.
- Le petit été de mars : cette petite saison sèche est particulièrement marquée dans la
région de Mana. En effet, la commune bénéficie alors d’un alizé de Nord-Est, issu d’un
anticyclone des Açores puissant, ou repoussé au Sud par les dépressions hivernales qui
circulent sur l’Atlantique Nord. Les pluies tombent irrégulièrement, et souvent avec
violence. A des périodes de 3 ou 4 jours pluvieux succèdent des intervalles assez long (8
jours et plus) de beau temps. A défaut, de parcelles disponibles pendant la saison
sèche, on pourra épandre sur prairies au mois de mars sous couvert d’une météo
favorable.
Au final, les mois de septembre et d’octobre au cœur de la saison sèche constituent la meilleure
période pour l’épandage :
- Peu de risque de lessivage des éléments fertilisants et des éléments-
traces,
- Fin de la période de ressuyage des sols,
- Parcelles accessibles aux matériels agricoles,
- Période de minéralisation optimale des éléments organiques,
- Epandage avant semis de céréale (riz).
• Les vents :
La rose des vents permet d’apprécier la direction des vents dominants de manière à définir des zones
préférentielles d’épandage pour éviter tout risque, même réduit, de nuisances olfactives.
Nous avons retenu les données de la station météorologique de Rochambeau de 1971 à 2000.
Soumise au régime permanent des alizés, la Guyane est régulièrement ventilée par des flux de Nord-
Est en saison des pluies et Sud-Est en saison sèche. Ces vents sont faibles à modérés, on enregistre
parfois quelques rafales sous les grains, le vent maximal enregistré ne dépasse pas les 80 Km/h.
Il peut en découler un risque de nuisances olfactives mais peu marqué, sur de faibles distances, pour
les habitations situées dans le secteur ouest des épandages. Il est important de souligner que les
boues issues d’un traitement par lagunage (cas de Mana) sont très minéralisées et donc peu
odorantes.
Figure 3 : Rose des vents - Cayenne - 1971 à 2000
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Figure 4 : Carte géologique du secteur étudié
Par rapport au reste de la Guyane, la région de Mana connaît des caractéristiques particulières :
c’est la partie de la bande côtière la plus sèche avec des précipitations inférieures à 2 m par an. Ce
régime des pluies avec deux saisons sèches bien marquées est favorable à l’organisation d’un
chantier d’épandage de boues. Comme pour le reste de la Guyane, les vents restent faibles et les
températures voisines de la moyenne guyanaise.
IV.3. CONTEXTE GEOLOGIQUE ET GEOMORPHOLOGIQUE (Source : carte BRGM au 1/ 500 000
ème, feuille de Guyane)
La Guyane est située sur le bouclier guyanais précambrien composé de terrains volcano-
sédimentaires métamorphisés et de roches cristallines. Il est recouvert par des formations
quaternaires uniquement dans la partie littorale.
L’extrémité Nord-ouest de la Guyane est caractérisée par l’importante série sédimentaire que l’on
peut observer depuis la mer jusqu’aux affleurements de socle au sud. La frange littorale est caractérisée, en surface, par des dépôts très récents sableux et argileux. Ces
roches meubles peuvent être imbriquées, superposées ou mélangées au bord des fleuves et des
estuaires.
La zone d’étude se situe sur des dépôts sédimentaires : sables, limons et argiles fluviaux-marins
littoraux (cf. carte géologique ci-dessous).
La nature du substratum influe sur la nature du sol et sur la perméabilité du sous sol et donc sur la
vulnérabilité des eaux souterraines présentée dans le chapitre suivant.
Zone d’étude
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IV.4. CONTEXTE HYDROGEOLOGIQUE ET HYDROGRAPHIQUE
• Les aquifères et leur vulnérabilité
Il n’existe pas, dans la zone étudiée de grands aquifères dans les formations meubles superficielles.
En effet, les formations Quaternaire du littoral ne contiennent pratiquement aucune ressource en
eau souterraine, si ce n’est des petites nappes recensées dans les sables argileux de la formation de
Coswine mais elles ne constituent pas d’aquifère à proprement parler.
Par ailleurs, du point de vue des perméabilités, le caractère argileux des sols les rend
systématiquement imperméables et limite de fait la migration vers des nappes en profondeur.
Nous sommes donc en présence d’une zone relativement peu vulnérable essentiellement argileuse
issue d’anciens marécages asséchés, avec cependant des intercalations de terrains perméables tels
que les sables argileux. En tout état de cause, aucun épandage n’aura lieu dans un périmètre de
protection d’un captage de déclaration d’utilité publique.
La totalité des rizières se trouvent dans une zone peu vulnérable. Les parcelles en prairie du
secteur de Terre Rouge présentent une vulnérabilité un peu plus marquée du fait de leur proximité
avec la nappe d’accompagnement de la Mana et qu’il s’agit d’une zone de prélèvement d’eau
potable. Les doses de boues épandues seront donc adaptées à la vulnérabilité des eaux
souterraines, au type de sols et aux besoins des cultures. Ainsi, la culture utilisera la totalité des
éléments fertilisants (notamment azote et phosphore). De plus, en épandant en période de déficit
hydrique, peu d’éléments seront susceptibles d’être lessivés vers les eaux souterraines.
Au final, les épandages n’auront que peu d’impact sur les eaux souterraines.
• Le réseau hydrographique (Source : IGN)
La nature des terrains, le relief peu important n’induisant que de faibles pentes, le climat équatorial
humide caractérisé par d’abondantes précipitations, sont autant de facteurs favorables au
développement d’un réseau hydrographique dense.
Les cours d’eau sont globalement orientés vers le nord.
Plusieurs cours d’eau ont été recensés sur le territoire de la zone d’étude :
Tableau 10 : Liste des cours d'eau recensés sur le secteur d’étude
Cours d’eau/canaux Type
La Mana Fleuve
L’Acarouany Rivière
Canaux (alimentation des Polders) Canaux
De manière systématique, une bande de 35 m (200 m si pente > 7%) à partir des berges des étangs,
des rivières et des ruisseaux permanents, sera exclue de la zone d’épandage.
• Les captages
La ville de Mana est alimentée par une station de pompage dans la Mana dans le secteur de Terre
Rouge. Elle est protégée, réglementairement, par un périmètre de protection immédiat de 25 mètres
autour des bâtiments et par un périmètre de protection rapproché d’un kilomètre de rayon centrée
sur le captage.
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Les recommandations prises en matière de captages d’eau potable, déclarés ou non, sont en général:
• Captages avec D.U.P. : aucun épandage dans le PPR (Périmètre de Protection
Rapprochée) sauf justification ; épandage à dose réduite dans le PPE (Périmètre
de Protection Eloignée),
• Autres captages : aucun épandage dans un rayon de 35 m autour du puits.
Tableau 11 : Liste des captages présents sur la zone d’études (cf. cartographie en annexe 5)
Commune Nom du captage DUP ou
rapport hydro protection DUP
Mana Bourg oui PPI + PPR
Les parcelles en rizière ne sont pas à l’intérieur de périmètre de protection de captage (rapproché ou
éloigné).
En revanche, les parcelles de M. Van Den Berg se trouvent en partie dans le périmètre de protection
du captage de Mana. L’arrêté d’utilité publique du captage AEP du bourg de Mana n’interdit pas les
épandages de boues au sein du PPR. Cependant, par précaution nous recommandons de ne pas
intégrer les parcelles concernées.
• Les zones inondables
Les terrains agricoles de la commune de Mana dont leur altitude est comprise entre 0 et 5 mètres
sont souvent inondables en période pluvieuse.
En tout état de cause, les épandages seront réalisés hors période pluvieuse. De plus, une bande de
35 m est systématiquement exclue de la zone d’épandage.
IV.5. ZONES NATURELLES ET SCHEMA DIRECTEUR D’AMENAGEMENT ET DE GESTION DE
L’EAU (Source : DEAL Guyane)
• Parc Naturel Régional de Guyane
Certaines menaces pèsent sur le patrimoine et les ressources naturelles ainsi que sur le cadre de vie
des habitants de Mana.
Les écosystèmes de la commune méritent d’être sauvegardés par la mise en place d’une gestion
rationnelle des milieux et gagneront à être valorisés par le développement des structures de
recherche et de tourisme liées à leur patrimoine écologique.
Le Parc a donc été conçu pour permettre le développement d’activités basées sur la conservation et
la valorisation des patrimoines, répondant aux besoins sociaux des habitants, mais de manière
adaptée à leur mode de vie traditionnel.
La région est désormais inscrite sur la liste RAMSAR et une réserve naturelle a été crée.
La zone d’étude se situe sur le territoire du Parc Naturel Régional de Guyane. Ceci n’est pas une
contrainte pour la valorisation des boues de STEP.
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• Zones Naturelles d’Intérêt Ecologique, Faunistique et Floristique
• Z.N.I.E.F.F. de type I :
Il s’agit de secteurs caractérisés par leur intérêt biologique remarquable. Ces espaces doivent faire
l’objet d’une attention particulière lors de l’élaboration de tout projet d’aménagement et de gestion.
• Z.N.I.E.F.F. de type II :
Ce sont de grands ensembles naturels riches et peu modifiés, ou qui offrent des potentialités
biologiques importantes. Ces espaces doivent faire l’objet d’une prise en compte systématique dans
les programmes de développement, afin d’en respecter la dynamique d’ensemble.
Elles ne font l’objet d’aucune protection réglementaire, mais elles doivent être citées lors de toute
élaboration de projet.
Tableau 12 : Liste des ZNIEFF recensées sur la commune de Mana
N° Types Nom Caractéristiques
1 I et II Pointe Isère et
Savane Sarcelle
Plages de sable constituant des sites importants de reproduction pour les
Aegiphila membranacea. Zone très riche également en fougères
arborescentes (7 espèces sur 12 en Guyane). Des parcelles de cette forêt sont
étudiées depuis plus de 50 ans par le Bafog et l’ONF (croissance des arbres).
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Les parcelles étudiées ne se situent dans aucune de ces ZNIEFF.
• Arrêté de protection de biotope
La réserve naturelle de l’Amana est une zone inscrite sur la liste des zones humides reconnues par la
convention RAMSAR d'intérêt international pour les oiseaux migrateurs. La région est déjà couverte
par un arrêté de biotope qui concerne :
- La réserve naturelle de la Trinité
- L’arrêté de protection de biotope des sables blancs.
- La protection des eaux potables instituées autour des réserves, canalisations et station de
traitement.
L’impact des épandages sur la faune et sur la flore devrait être nul pour les raisons suivantes :
- Les épandages seront réalisés sur des terrains habituellement exploités en agriculture,
- Il s’agit d’une opération ponctuelle qui correspond à une journée de travail par parcelle,
- Cette campagne d’épandage n’entraînera aucune modification du paysage, géomorphologique
ou fonctionnelle.
5 II Zone du Palmier
à huile Américain
Forêts sur sables blancs et sur sables jaunes, forêts primaires et forêts,
ripicoles de basses altitudes. Cette zone est la seule localité de Elaeis oleifera,
vicariant du palmier à huile africain.
6 II Montagnes de la
Trinité
Forêts denses de basse et moyenne altitude, avec des faciès de forêt de bas-
fond et de forêt submontagnarde. Forêt sur cuirasse latéritique, savane-roche,
forêt basse et broussailleuse d’inselberg, végétation des éboulis rocheux. Ces
montagnes présentent un grand intérêt botanique (plusieurs espèces
endémiques ou rares, dont Phragmipedium lindleyanum et geophila granvillei
sur l’inselberg, Turnera rupestris, Cecropia granvilleana, Sauvagesa alicicae) et
zoologique avec des grottes sommitales abritant une faune remarquable.
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• SDAGE de la Guyane
Au niveau des ses orientations, le Schéma Directeur d’Aménagement et de Gestion de l’Eau
(S.D.A.G.E.) de la Guyane est favorable à « la poursuite du développement de l’assainissement
domestique. Développer les techniques, mettre en œuvre des équipements et réhabiliter l’existant,
gérer les boues sont des moyens conjugués améliorant la qualité de l’assainissement des EU». Le SDAGE est donc favorable à la valorisation agricole des boues, qui se développera d’autant mieux
que les dispositifs d’assainissement et d’épuration seront améliorés.
Par ailleurs, de la même manière que la Directive n°2000/60, la Directive 86/278/CEE sur les boues
d'épuration établit un cadre pour une politique commune dans le domaine de l’eau, ayant pour
objectif la protection de l’environnement.
Le schéma en place sur le territoire étudié est le suivant :
Tableau 13 : Liste des schémas en place ou en projet sur le territoire étudié
Nom Etat d’avancement Structure porteuse
Guyane Approuvé en octobre 2000 Comité de bassin
Les études préalables à l’épandage des boues de la station de Mana permettent de définir les
pratiques respectueuses de l’environnement et de la ressource en eau, qui seront contrôlées lors
des chantiers d’épandage (distances d’isolement, enfouissement, etc.)
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IV.6. CONTEXTE PEDOLOGIQUE (ETUDE DE SOLS)
• Généralités
Le sol est le système épuratoire mis en jeu lors d’épandage de boues urbaines. Les phénomènes
successifs faisant suite à un épandage sont les suivants :
• minéralisation progressive d’éléments organiques (N et P surtout) par la flore
microbienne, sous l’action de la température et l’humidité,
• humification et minéralisation secondaire : obtention d’éléments minéraux,
• stockage provisoire d’éléments minéraux dans la solution du sol,
• assimilation par les plantes.
D’une manière générale, l’aptitude d’un sol à valoriser les boues dépend de :
• son épaisseur utile (facteur +),
• sa texture (facteur +), déterminant sa perméabilité, sa porosité et sa capacité
d’échange cationique,
• sa réserve utile en eau (facteur +),
• sa pierrosité (facteur -).
• Matériels et méthodes
• Caractérisation et observation des sols après sondage à la « tarière »,
• 1 analyse «valeur agronomique» et «métaux lourds» de sols, sur l’horizon 0-60 cm.
Cette analyse constitue le point de référence ou « points 0 » (cf. annexe n°6).
L’analyse de sols a été confiée à un laboratoire agréé par le ministère de l’agriculture et de
l’Environnement (laboratoire LCA à Bordeaux).
Ces données ont été confrontées aux données cartographiques :
• Carte des sols de la province du Maroni ; source : « IRD Guyane».
• Carte géologique BRGM au 1/500 000ème
(feuille de la Guyane).
• Description des différents types de sols rencontrés
Comme c’est souvent le cas en Guyane, les classes de sol sont liées en premier lieu à la nature
lithologique de leur substratum. Les autres facteurs : climatiques, topographiques et humains
n’intervenant le plus souvent qu’au niveau des différenciations de deuxième ordre.
Les zones agricoles de Mana recouvrent par leurs situations géographiques des paysages très variés
susceptibles d’être classés en deux grandes unités morphologiques et pédologiques. Le caractère
essentiel de cette zone complexe est d’appartenir au système hydrographique du fleuve Mana. On
rencontre donc, en partant de la côte :
1. Les sols peu évolués d’origine non climatique constitués d’alluvions marines argilo-limoneuse qui
ne sont inondés que temporairement, ainsi que ceux sur lesquels la lame d’eau est très faible en
saison sèche et qui peuvent être asséchés. Ils ont fait l’objet d’aménagement agricole par
poldérisation (rizières).
2. Les sols hydromorphes moyennement organiques possèdent des propriétés physiques et
climatiques comparables aux précédents après assèchement puis déforestage. Ils peuvent donc
produire des herbages pour le pâturage des animaux élevés de manière extensive.
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Figure 5 : Poldérisation de la zone littorale constituée d’alluvions marines
Figure 6 : Pâturage de sol hydromorphe après assèchement
Tableau 14 : Renseignement relatif à l’analyse de sol
Exploitant Commune Valeur
agronomique
Eléments
traces
métalliques
Type
Conforme à la
réglementation en
vigueur
Groupe SOS Mana x x 1 Oui
L’analyse de référence est synthétisée ci-après.
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Sols de type �
Sols développés sur les alluvions marines argileuses récentes
Analyse LCA - 22 952 - Groupe SOS (Mana)
Sol alluvionnaire, argileux
Profondeur supérieure à 1 m
Structure polyédrique. Culture : Riz
Pierrosité nulle. Traces d’hydromorphie
Paramètres observés Valeurs Caractéristiques
Texture Texture argileuse
pH 5,0
pH acide → forte biodisponibilté des métaux lourds.
Chaulage indispensable des sols ou apport de boues
chaulées
Matières organiques
(%) 8,17
Teneur élevée ; impasse sur d’éventuels apports
d’amendements organiques
Minéralisation (C/N) 15,2
C/N légèrement élevé
Sol d’activité biologique réduite ramenant à une
décomposition lente de la matière organique
Capacité d’échange
cationique (Cmol+/kg) 26,7
CEC élevée (quantité de MO et d’argile importante) �
potentiel de fixation des cations « échangeables » sur le
complexe argilo-humique élevé.
Les échanges sont difficiles : le risque de lessivage pour
les éléments fertilisants est limité
Phosphore (g/kg) 0,037
Teneur très faible; Les boues d’épuration peuvent
contribuer à redresser les carences en phosphore d’un
sol.
Potassium (g/kg) 0,471
Teneur élevée (très riche), le brulage systématique des
paille de riz à certainement contribué à cet
enrichissement.
Impasse possible ou limitation de la dose K
Magnésium (g/kg) 2,455
Teneur très élevée,
Impasse possible sur une culture peu exigeante ou
limitation de la dose Mg
Rapport K/Mg 0,19 Pas de déséquilibre
Analyse des éléments
traces métalliques
OK, conforme aux seuils établis par la réglementation
concernant les épandages de boues sur sols agricoles
• Eléments traces métalliques (ETM)
Les analyses « métaux lourds » effectuées sont autant de points de référence (points «0»)
permettant d’évaluer l’incidence des épandages sur les sols, en ce qui concerne l’éventuelle
accumulation d’éléments-traces métalliques.
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En ce qui concerne les métaux lourds, l’arrêté du 8 janvier 98 fixe les valeurs limites de concentration
en métaux lourds dans les sols (tableau 2, annexe I de l’arrêté), mais également le flux cumulé par
élément-trace.
Voici la synthèse concernant les concentrations en éléments-traces métalliques faites dans le cadre
de cette analyse :
Tableau 15 : Teneurs en éléments-traces métalliques dans le sol