Hydraulic Performance and Biogeochemical Functions in Soil Treatment Units for Onsite Wastewater Treatment: Phosphorus and Nitrogen Removal

RÉSUMÉ Les systèmes de traitement des eaux usées sur place (Onsite Wastewater Treatment Systems,OWTS) constituent la principale option d’assainissement pour les habitations rurales et isolées qui ne sont pas raccordées à un réseau d’égout. Dans ces systèmes, les unités de traitement du sol (Soil Treatment Units, STU) assurent une étape de polissage, au cours de laquelle l’effluent infiltré est censé éliminer la matière organique et atténuer les nutriments avant qu’ils n’atteignent les eaux souterraines ou de surface. Pourtant, il reste difficile d’expliquer comment les choix de conception, les stratégies de chargement et les propriétés des milieux filtrants contrôlent conjointement la rétention du phosphore (P) et les transformations de l’azote (N) dans les systèmes réels. Cette thèse comble cette lacune en intégrant des études de terrain, des expérimentations en laboratoire, des modèles numériques et des analyses microbiologiques afin de développer une compréhension mécaniste, pertinente pour la conception, du rôle de la charge hydraulique, des caractéristiques de l’effluent et du fonctionnement biogéochimique piloté par l’humidité sur le devenir à long terme du P et du N dans les STU. Pour atteindre cet objectif, la thèse est structurée en quatre volets complémentaires, chacun faisant l’objet d’un article. Le premier article visait à évaluer si des STUs construites avec des sables d’emprunt importés dans les sédiments peu perméables de la Ceinture d’argile peuvent simultanément satisfaire les exigences de performance hydraulique tout en limitant les rejets de P vers les milieux récepteurs. Cet objectif a été abordé au moyen d’une étude de cas multi-sites portant sur des STUs recevant des effluents secondaires en Abitibi-Témiscamingue (Québec), combinant des approches de terrain, de laboratoire et de modélisation afin d’évaluer la performance hydraulique et les rejets de P. Les inspections de terrain de 26 systèmes ont montré que seulement deux présentaient des signes d’inondation en surface, indiquant que la majorité des unités respectaient les attentes hydrauliques sous les charges et conditions climatiques actuelles.