Variability of on-site sanitation faecal sludge of a tropical urban area and study of the factors affecting the fate of intestinal helminth eggs in planted drying beds for faecal sludge dewatering.

Abstract

Le présent travail de recherche vise à décrire la variabilité des boues de vidange collectées dans les ouvrages d’assainissement autonomes et l’étude des facteurs affectant l’élimination des œuf d’helminthes par les filtres plantés de roseaux lors de la déshydratation des boues de vidange. La méthodologie adoptée consistait en des enquêtes auprès des ménages sur la base des huit indicateurs de l’Objectif du Millénaire pour le Développement (OMD) à savoir la qualité hygiénique, la durabilité et la fonctionnalité des ouvrages. Sur la base d’un échantillonnage aléatoire stratifié hétérogène, un total de 602 ménages ayant un accès direct aux latrines a été sélectionné dans différents secteurs urbains de la ville de Yaoundé et un questionnaire d’enquête semi-structuré a été administré dans le but de collecter les informations sur le niveau d’éducation du chef de ménage, le statut socio-économique du ménage, la gestion des ouvrages d’assainissement autonome et le statut sanitaire des utilisateurs des latrines. La corrélation entre les caractéristiques socio-économiques des ménages investiguées, le type d’ouvrage d’assainissement en place, le matériel de construction de l’ouvrage, la prévalence des maladies hydriques et la gestion des ouvrages a été analysée. Un total de 53 échantillons de boues de vidange a été collecté dans différents secteurs urbains de la ville représenté par les latrines traditionnelles (n=30), les fosses septiques (n=13), les latrines VIP (n=4) et les latrines à canon (n=6). La composition physico-chimique (pH, conductivité électrique, DCO, DBO5, NH4+, TKN, matière sèches, teneur en eau), les teneurs en métaux lourds (Cd, Pb, Mn, Cu, Fe, Cr et Zn) et la concentration en œuf d’helminthes ont été analysés dans les échantillons suivant les protocoles standards. L’analyse en composante principale et l’analyse de la classification hiérarchique ont été effectuées pour l’étude de la variabilité des échantillons. S’agissant de l’objectif spécifique qui était d’étudier les facteurs affectant l’élimination des œufs d’helminthes lors de la déshydratation des boues de vidange au sein des filtres plantés de roseaux, trois temps de rétention hydrauliques (libre écoulement, rétention hydraulique de 7 jours, rétention hydraulique de 14 jours) ont été testés ainsi que le suivi des paramètres de croissance des plantes. Les performances épuratoires du système ont été évaluées ainsi que l’analyse de la qualité hygiénique des bio solides. Une hétérogénéité dans la distribution des ouvrages d’assainissement autonomes au sein des ménages des différents secteurs urbains de la ville a été enregistrée avec une prédominance des latrines traditionnelles (52 %, n=602), suivi des fosses septiques (40 %, n=602). Cependant la défécation à l’air libre a été identifiée dans 3 % des ménages investigués. Le test de corrélation (Pearson Chi-Square) a révélé un effet significatif de l’influence du niveau d’éducation du chef de ménage (p<0.001), le revenu mensuel du ménage (p<0.001) et le type d’ouvrage d’assainissement au sein du ménage. Environ 38.29 % de la population étudiée (n=598) a mentionné avoir été atteinte des maladies liées à l’eau durant la période de six mois précédant la date des enquêtes, avec un taux de prévalence variant selon le type d’ouvrage d’assainissement en place. Les fréquences de détection des œufs d’helminthes identifiés dans les 53 échantillons de boues ont été de 64,15 % (Ascaris lumbricoides), 32,07 % (Taenia sp.), 32,07 % (Enterobius vermicularis), 30,18 % (Strongyloides stercoralis), 26,41 % (Trichuris trichiura), 20,75 % (Schistosoma mansoni), 20,75 % (Hymenolepis nana), 20,75 % (Fasciola hepatica), 20,75 % (Ankylostoma duodenale). La moyenne des prévalences en espèces parasitaires dans les échantillons a été de 34,93 œufs/g MS (F. hepatica), 33,07 œufs/g MS (A. lumbricoides), 31,09 œufs/g MS (A. duodenale), 30,46 œufs/g MS (T. trichiura), 28,69 œufs/g MS (Taenia sp.), 27,06 œufs/g MS (S. stercoralis), 25,67 œufs/g MS (E. vermicularis), 18,68 œufs /g MS (H. nana), 23,98 œufs/g MS (S. mansoni) and 77,41 œufs/g MS (Total helminth eggs). Une variation significative de la concentration en œufs d’helminthes a été observée entre les latrines investiguées (test d’ANOVA à un facteur, p<0,038, α= 0,05). En général, les concentrations en paramètres physico-chimiques enregistrée étaient respectivement de 7,25±0,70 (pH), 5,45±3,87 mS/cm (Conductivité électrique), 36,71±33,86 gO2/L (DCO), 4,55±4,23 gO2/L (DBO5), 0,57±0,55 g/L (NH4+), 1,70±1,49 g/L (NTK), 41,65±7,58 % (DM) et 58,34±7,58 % (teneur en eau). Dans les échantillons provenant des latrines traditionnelles y ont été enregistré de fortes teneurs en matière organique (DCO et DBO5) et en matières sèches. Le type de latrine utilisé au sein des ménages a significativement affecté la qualité des boues brutes collectées (test ANOVA à un facteur, α=0.05), spécifiquement pour les paramètres DCO (p<0,04), NTK (p<0,033) et les matières sèches (p<0,00043). Les teneurs en métaux lourds enregistrés dans les échantillons ont été respectivement de 0,35±0,34 mg/L (Cd), 0,44±0,39 mg/L (Pb), 1,68±1,45 mg/L (Cu), 5,01±3,72 mg/L (Zn), 7,40±6,20 mg/L (Fe), 16,56±11,85 mg/L (Mn) et 0,28±0,27 mg/L (Cr). L’étude de la distribution des métaux lourds en fonction des types de latrines a révélé une différence significative (test ANOVA à un facteur) pour la concentration en Pb (p<0,00517), Fe (p<0,000648) et Zn (p<0,00413). L’analyse en composante principale de la composition physico-chimique des échantillons a révélé 78 % des variations pour la première composante avec une forte corrélation pour les paramètres DCO (0,812), DBO5 (0,589), NH4+ (0,731), MS (0,870), teneur en eau (0,870), NTK (0,866). Pour ce qui est de l’analyse en composante principale des paramètres parasitaires, la première composante a révélé 72,26 % des variations avec une corrélation positive pour les espèces Ascaris lumbricoides (0,538), Hymenolepis nana (0,558), Trichuris trichiura (0,736), Schistosoma mansoni (0,538), Enterobius vermicularis (0,613) et les œufs d’helminthes totaux (0,757). La première composante de l’analyse en composante principale de la composition en métaux lourds des échantillons a exprimé 47,89 % de la variance totale avec des corrélations positives pour les paramètres Cu (0,55), Mn (0,72) et Cr (0,67). L’analyse de la classification hiérarchique des échantillons par la méthode de Ward a organisé les échantillons en 4, 3 et 3 classes respectivement pour la composition physico-chimique, la composition parasitaire et celle en métaux lourds. Une différence significative a été observée entre les paramètres physico-chimiques (p<0,048). S’agissant de la qualité hygiénique des lixiviats issues de la déshydratation des boues de vidange, les concentrations des paramètres parasitaires enregistrées sont de l’ordre de 3,3 œuf/g MS, 2,7 œuf/g MS, 2,25 œuf/g MS, 3,36 œuf/g MS respectivement pour le libre écoulement, rétention hydraulique de 7 jours, rétention hydraulique de 14 jours et le filtre non planté (témoin). Les bio solides accumulés à la surface des lits plantés après déshydratation des boues de vidange ont été analysés. Ces biosolides ont des concentrations élevées en œufs d’helminthes, la plupart appartenant à la classe des Némathelminthes avec 80 % représenté par l’espèce Ascaris lumbrides. L’élimination des œufs d’helminthes dans les filtres plantés a été affectée significativement par la rétention hydraulique et la présence de plantes (p<0,05). Les teneurs élevées en composition physico-chimique, en métaux lourds et en œuf d’helminthes constituent une menace potentielle pour l’homme et l’environnement. La nécessité d’une meilleure gestion des boues de vidange s’impose aux regards des risques environnementaux et sanitaires que peut engendrer la décharge anarchique des boues de vidange dans l’environnement et/ou via l’utilisation directe en agriculture.