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Université de Montpellier (2020)

Caractérisation du colmatage biologique des systèmes d’irrigation goutte-à-goutte alimentés avec des eaux usées traitées

Lequette Kévin

Titre : Caractérisation du colmatage biologique des systèmes d’irrigation goutte-à-goutte alimentés avec des eaux usées traitées

Auteur : Lequette Kévin

Etablissement de soutenance : Université de Montpellier

Grade : Doctorat 2020

Résumé
Sur le bassin méditerranéen, des sécheresses intenses et plus fréquentes sont attendues, ainsi qu’une hausse des températures (+2,2 à 3,5°C d’ici 2040) accompagnée de la modification du régime des précipitations. L’association de la réutilisation des eaux usées traitées au système d’irrigation goutte à goutte apparaît donc pertinente pour faire face à la raréfaction de la ressource et aider au maintien de l’activité. Le colmatage biologique des systèmes d’irrigation goutte à goutte est une des limites de l’utilisation des eaux usées traitées.

L’objectif était d’étudier l’influence du type d’eau usée et de l’hydrodynamique sur la formation des biofilms dans des systèmes complexes millifluidiques, ainsi que de tester deux types de traitement, la chloration et la purge. Les cinétiques de colonisation ont été suivies par tomographie en cohérence optique. La caractérisation des communautés microbiennes des biofilms se développant dans les réseaux d’irrigation et dans les effluents a été réalisée par séquençage haut débit en utilisant les gènes codant pour l’ARNr 16S et l’ARNr 18S comme marqueurs taxonomiques. Enfin, l’effet de ces paramètres (type d’eau, hydrodynamique, traitement) sur les contaminants microbiologiques véhiculés par l’eau usée traitée a été étudié. L’écoulement varie le long d’un système d’irrigation goutte à goutte (conduite, goutteur) mais également entre les différents types de goutteurs testés. L’entrée, la zone de retour ainsi que les zones de recirculation étaient les zones les plus sensibles au colmatage. Ceci s’explique par le fait que les vitesses et l’énergie de turbulence sont plus faibles dans ces zones, favorisant le développement des biofilms. Les goutteurs avec un faible diamètre hydraulique étaient les plus sensibles au colmatage. Les différences d’écoulement induisent des spécificités au niveau de la structure des communautés microbiennes des biofilms qui ont été décrites pour la première fois. L’influence du traitement par lagunage sur les communautés responsables du colmatage a également été mise en évidence par comparaison des eaux usées non traitée versus eaux usées traitées. En particulier, les résultats illustrent le rôle clef des Chloroflexi, et notamment des bactéries filamenteuses dans le colmatage des goutteurs. Des moyens couramment utilisés en agriculture pour limiter le colmatage ont été évalués. La chloration combinée à la purge permet de diminuer statistiquement le niveau de colmatage des goutteurs, notamment dans l’écoulement principal du labyrinthe, où la vitesse est la plus élevée. À l’inverse, l’utilisation de la purge seule ne permet pas de réduire le colmatage des goutteurs. La chloration réduit, mais ne supprime pas totalement les biofilms, et les bactéries résistantes à la chloration ont été identifiées, telles que les membres de la famille des Comamonadaceae ou Pseudomonas. Enfin, les espèces pathogènes opportunistes Pseudomonas aeruginosa et Aeromonas hydrophila et Legionella pneumophila sont présentes dans les biofilms des goutteurs, colonisant préférentiellement les biofilms des réseaux, comparativement aux indicateurs de contamination fécale (Enterococcus spp., E. coli).

Présentation (G Eau)

Page publiée le 19 octobre 2020