Système décentralisé de traitement des eaux usées d’eThekwini (Afrique du Sud)

Gestion circulaire et résiliente de l’eau en milieu urbain

août 2025

ICLEI-Local Governments for Sustainability

La municipalité métropolitaine d’eThekwini, située sur la côte est de l’Afrique du Sud, est la troisième plus grande ville du pays, avec 4,24 millions d’habitants (2022). Son relief côtier escarpé, sujet aux inondations, est exposé à des risques hydrologiques croissants, notamment la sécheresse et les dégâts causés par les tempêtes. Pendant la sécheresse de 2014-2016, des limiteurs de débit ont été installés sur plus d’un demi-million de raccordements d’eau afin de gérer la demande. En 2022, de graves inondations ont endommagé les routes et les infrastructures de traitement des eaux usées, provoquant des déversements d’eaux usées dans la rivière Umbilo et la fermeture prolongée des plages en raison de niveaux dangereux d’E. coli. Ces crises répétées, combinées à l’urbanisation rapide et à l’expansion des quartiers informels, ont incité le service de l’eau et de l’assainissement d’eThekwini à explorer des approches plus résilientes et décentralisées de la gestion des eaux usées.

Le programme DEWATS (Decentralized Wastewater Treatment Systems) a été développé pour répondre à ces défis en déployant des stations d’épuration modulaires, fonctionnant par gravité et décentralisées dans les quartiers informels de Durban. Ce système, développé en partenariat avec BORDA (Bremen Overseas Research & Development Association) et l’Université du KwaZulu-Natal (UKZN), vise à renforcer la résilience hydrique, protéger la santé publique et les cours d’eau, tout en récupérant l’eau, l’énergie et les nutriments pour une gestion durable. Le site pilote de Newlands-Mashu, opérationnel depuis 2014, traite jusqu’à 41 000 litres d’eaux usées domestiques par jour pour 84 ménages (750 utilisateurs).

Solutions mises en œuvre

• Système DEWATS modulaire : Comprend un bassin de décantation à deux chambres, trois réacteurs anaérobies à chicanes parallèles, deux filtres anaérobies et un système hybride de zones humides (flux vertical pour éliminer l’ammoniac et flux horizontal pour affiner le traitement).

• Fonctionnement par gravité : Pas besoin d’électricité, assurant une continuité de service même en cas de coupure de courant, un atout majeur dans les zones sujettes aux coupures fréquentes.

• Captage du biogaz : Le biogaz riche en méthane produit lors de la digestion anaérobie est capté et utilisé pour la cuisson ou le chauffage, créant ainsi une source locale d’énergie renouvelable.

• Réutilisation des effluents : Les eaux usées traitées sont utilisées dans des systèmes d’irrigation goutte-à-goutte automatisés pour des cultures vivrières comme les bananes et les taros, réduisant ainsi la demande en eau douce et en engrais commerciaux.

• Compostage des boues : Les écumes et les boues sont compostées dans des lits de séchage, produisant un compost riche en nutriments réutilisé dans l’agriculture et l’aménagement paysager locaux.

Résultats clés

• Traitement et recyclage des eaux usées : jusqu’à 41 000 litres d’eaux usées domestiques sont traités quotidiennement et réutilisés à des fins non potables, telles que l’irrigation agricole.

• Amélioration de la qualité de l’eau et de la santé environnementale : comparées aux effluents non traités, les eaux rejetées par le DEWATS contiennent 85 % de polluants organiques et 75 % de matières solides en suspension en moins, réduisant ainsi le risque d’eutrophisation et améliorant la biodiversité aquatique dans les cours d’eau adjacents, tels que la rivière Umgeni.

• Amélioration de la santé publique : la réduction des déversements d’eaux usées brutes lors des inondations a permis de réduire le nombre de cas de contamination par E. coli. La surveillance à long terme du site de démonstration DEWATS de Newlands-Mashu montre une réduction de 98,4 % de la présence d’E. coli entre l’effluent brut et l’effluent traité.

• Sécurité alimentaire : l’utilisation des eaux usées traitées pour l’irrigation favorise la productivité agricole, contribuant ainsi à la sécurité alimentaire de la communauté.

• Renforcement de la résilience hydrique : sur d’autres sites, les DEWATS améliorent la résilience hydrique pendant les sécheresses et les crises en permettant la réutilisation des eaux usées traitées à des fins non potables, telles que la chasse d’eau des toilettes, garantissant ainsi un approvisionnement fiable et sûr en eau pour les besoins essentiels.

Impacts climatiques et environnementaux

• Atténuation du changement climatique : les installations DEWATS capturent le méthane issu des eaux usées pour la cuisson ou le chauffage, réduisant ainsi la dépendance aux combustibles fossiles. Elles fonctionnent sans électricité, ce qui réduit la demande en électricité du réseau et diminue les émissions de gaz à effet de serre (GES). Par rapport aux stations d’épuration centralisées classiques, les DEWATS génèrent nettement moins d’émissions de GES grâce à leur faible consommation d’énergie et à leurs processus de traitement biologique plus simples.

• Adaptation et résilience climatique : les DEWATS fonctionnent entièrement par gravité, sans pompes ni alimentation électrique externe, garantissant un traitement ininterrompu en cas de coupures de courant, d’inondations ou d’autres perturbations. Leur conception décentralisée permet de traiter les eaux usées localement, réduisant ainsi la pression sur les infrastructures centralisées et évitant les débordements des égouts lors d’événements climatiques extrêmes, tels que les inondations.

• Biodiversité : le DEWATS de Newlands-Mashu élimine 95 % des polluants organiques et 75 % des solides en suspension dans les eaux usées, réduisant ainsi les charges en nutriments et en sédiments rejetées dans les cours d’eau voisins, comme la rivière Umgeni. Cela crée des écosystèmes plus sains et accroît la diversité des espèces aquatiques, animales et végétales.

Facteurs de réussite

• Valeurs :

  - Reconnaissance des eaux usées domestiques comme une source d’eau, d’énergie et de nutriments, plutôt que comme un simple déchet à éliminer.

  - Prise de conscience des avantages des systèmes décentralisés à échelle humaine pour renforcer la résilience climatique et réduire la vulnérabilité aux perturbations.

• Connexions :

  - Connexions physiques : Les DEWATS offrent une solution modulaire hors réseau intégrant le traitement des eaux usées, leur réutilisation et la valorisation des ressources.

  - Connexions sociales : Le succès de l’initiative repose sur le partage des connaissances et une participation active de la communauté :

  La formation et la collaboration avec les résidents locaux permettent une gestion et une maintenance communautaire du système, renforçant un sentiment d’appropriation.

  Une communication régulière par le biais d’ateliers et de supports pédagogiques permet de diffuser la culture de la réutilisation des eaux usées et de la valorisation des ressources.

  Un réseau mondial de chercheurs et de praticiens, animé par BORDA, soutient la mise en œuvre des DEWATS par le biais de forums, de publications universitaires et d’échanges techniques.

• Investissements : Les faibles coûts d’investissement et d’exploitation, combinés à une exploitation et une maintenance gérées par la communauté, créent un modèle économique viable et reproductible à grande échelle.

Références

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