Types de sols et leur impact sur les installations septiques

Caractéristiques morphologiques du sol

La morphologie du sol détermine le type d’installation septique qui sera installée et l’efficacité du système. Il existe cinq caractéristiques morphologiques importantes du sol qui doivent être prises en compte lors de la conception d’une installation septique. Ceux-ci sont :

La texture du sol

La texture du sol fait référence aux proportions relatives des différentes particules de sol dans le sol. La texture du sol peut avoir un effet néfaste sur la capacité d’un sol à traiter et à éliminer en toute sécurité les eaux usées. La texture a un impact sur la porosité, la conductivité hydraulique et la structure du sol. Les sols à texture épaisse, comme les sols argileux, sont mal drainés. En conséquence, l’eau ne circule pas assez rapidement à travers eux pour éliminer la quantité d’eaux usées nécessaire. La prédétermination de la texture du sol est donc importante, car elle vous informera au sujet de la conception de l’installation septique. Aux fins de la conception des fosses septiques, les sols sont classés en quatre grandes catégories selon leur texture.

• Groupe I – Sols à texture sableuse
• Groupe II – Sols à texture glaiseuse grossière
• Groupe III – Sols à texture limoneuse fine
• Groupe IV – Sols à texture argileuse

Les sols des groupes I et II sont les plus idéaux pour les installations septiques conventionnelles. Les textures de sol des groupes III et IV pourraient nécessiter l’installation de systèmes avancés.

La structure du sol

La structure du sol a à voir avec la façon dont les particules de sol individuelles sont disposées ensemble pour former les plus grands groupements de particules qui sont appelés agrégats. La structure du sol a un impact sur la percolation de l’eau, la capacité du sol à traiter les eaux usées ainsi que la quantité d’air qui peut être admise dans le sol. La structure du sol peut être décrite de cinq manières différentes, à savoir :

• En miettes ou granuleux
• En forme de bloc
• Plat
• Prismatique
• L’absence de structure spécifique (par ex. un massif)

La structure granulaire du sol est idéale pour un champ d’épuration, car elle favorise la séparation du sol et le drainage interne. D’un autre côté, les types de sols plats, prismatiques et massifs ne sont pas idéaux pour les installations septiques conventionnelles. Les structures massives et lamellaires limitent l’aération ainsi que le drainage interne tandis que les structures prismatiques permettent un écoulement des eaux usées non traitées directement dans la nappe phréatique.

La minéralogie de l’argile

La minéralogie de l’argile a à voir avec la quantité d’argile dans le sol et cela influencera également le taux de percolation du sol. Il existe deux principaux types d’argiles; 2: 1 et 1: 1. Une argile 2: 1 est une argile qui se dilate lorsqu’elle est mouillée tandis qu’une argile 1: 1 est une argile qui ne se dilate que légèrement lorsqu’elle est mouillée. Les argiles qui ont une minéralogie 2: 1 (par exemple la montmorillonite) rétrécissent lorsqu’elles sont sèches et gonflent lorsqu’elles sont mouillées. Au fur et à mesure que le sol gonfle, ses particules se dilatent dans les vides structurels, ce qui réduit finalement sa porosité. Cela signifie que le sol aura une conductivité hydraulique réduite qui réduit la vitesse à laquelle l’eau percole. Les sols qui ont une minéralogie argileuse 2: 1 ne conviennent donc pas à l’installation d’installations septiques conventionnelles. Les sols argileux avec une minéralogie 1: 1 (par exemple la kaolinite) ne rétrécissent pas ou ne gonflent pas trop lorsqu’ils obtiennent et perdent de l’eau. Par conséquent, ils ne limitent pas autant le débit d’eau que leurs homologues 2: 1. Ils pourraient prendre en charge ce type d’installation.

La consistance du sol

La consistance du sol est déterminée en mesurant à quel point un sol donné peut adhérer à d’autres objets ou à quel point il peut produire des formes. La consistance du sol peut être déterminée lorsque le sol est sec, humide ou même mouillé. Pour la plupart des sols, la consistance sera déterminée par la fermeté, la friabilité et le relâchement. Si le sol est très ferme lorsqu’il est humide, on peut dire qu’il contient une minéralogie expansive et sera, par conséquent, classé comme ne convenant pas aux installations septiques. Pour les sols humides, les facteurs de consistance qui seront vérifiés incluent la plasticité et le caractère collant. En pressant le sol entre le pouce et l’index, on peut dire à quel point le sol adhère aux autres objets. Cela donnera le caractère collant du sol. Pour tester la plasticité, vous pouvez rouler le sol entre le pouce et l’index. Si le sol est très collant et très plastique lorsqu’il est mouillé, il est classé comme impropre aux installations septiques.

Les sols organiques

On peut dire que les sols organiques sont des sols contenant 20% ou plus de matière organique sur une profondeur d’au moins 18 pouces. Tout sol qui correspond à cette description ne convient pas aux systèmes septiques. Les sols organiques restent généralement humides toute l’année, car ils se drainent trop lentement. Les sols organiques peuvent également s’affaisser et cela peut endommager la fosse septique.

L’humidité du sol

Le traitement des eaux usées ne peut pas se faire correctement dans les sols qui ne sont pas bien aérés. Lorsque les sols sont humides, les vides sont remplis d’eau qui laisse peu ou pas de place pour l’air. Le manque d’air dans les sols humides signifie que ces sols ne conviennent pas aux installations septiques. L’humidité du sol peut être déterminée par la couleur du sol. La chroma fait référence à la pureté, la force et la saturation relatives de la couleur d’un sol donné. Le nuancier Munsell est utilisé pour déterminer la chrominance des couleurs. Par exemple, les sols humides ont une chrominance de 2. L’humidité du sol peut être causée par un certain nombre de variables. Par exemple, une nappe phréatique saisonnière peut rendre le sol plus humide que d’habitude à certains intervalles. Les autres variables comprennent les nappes phréatiques perchées, les sols saturés (dus à la pluie ou au mouvement saisonnier des eaux souterraines) et les eaux de marée.

Constituants des eaux usées et comment ils réagissent avec différents types de sols

Les eaux usées contiennent de nombreux constituants qui peuvent avoir un comportement variable sur le sol. Examinons certains de ces constituants des eaux usées et comment ils pourraient se comporter dans différents sols.

Substances organiques

Les concentrations de composés organiques synthétiques et naturels dans les eaux usées sont mesurées en termes de demande biologique en oxygène (DBO), de matières solides totales en suspension (TSS) et de demande chimique en oxygène (DCO). Dans une situation idéale, une fosse septique bien construite et entretenue éliminera la plupart de ces composants grâce au processus de liquéfaction par les bactéries. Cependant, certaines substances organiques seront tout de même évacuées de la fosse septique vers le champ d’épuration. C’est là que le bon type de sol est utile. Le sol élimine les substances organiques par divers processus, y compris la filtration et la décomposition. Les matières organiques des effluents contribuent à la formation d’une couche de colmatage (biomat) qui limite éventuellement le mouvement des effluents dans le sol. Les bactéries de l’effluent stockent les polysaccharides sous forme de capsules de boue et celles-ci recouvrent les particules du sol réduisant ainsi le taux de percolation du sol. Le biomat est une arme à double tranchant – d’une part, il peut conduire à une défaillance prématurée de l’installation septique, d’autre part, et il peut aider à filtrer des bactéries supplémentaires de l’effluent avant qu’il ne soit absorbé dans le sol. Lors de la conception de l’installation septique, une dimension appropriée doit être respectée afin d’éviter une surcharge d’effluent dans le champ d’épuration qui pourrait aggraver le problème de formation du biomat.

Azote

L’effluent des fosses septiques contient diverses formes d’azote, notamment l’ammoniac, l’ammonium, le nitrate, le nitrite et l’azote organique. Ce sont généralement les sous-produits du processus de traitement septique des bactéries anaérobies. Cependant, même les effluents des réservoirs aérobies contiennent de l’azote sous forme de nitrate. Environ 10% de l’azote est éliminé via les boues, mais le reste sera éliminé dans le sol par des processus tels que la dénitrification, la volatilisation, l’absorption par les plantes et l’adsorption. Même si une partie de l’azote est éliminée par le sol avant que l’eau n’atteigne les eaux souterraines, une bonne partie de celui-ci atteint finalement les eaux souterraines. Le nitrate est largement soluble et n’interagit pas bien avec les composants du sol dans des conditions aérobies. Il se déplace donc librement dans le sol jusqu’à ce qu’il atteigne les eaux souterraines.

Phosphore

Il existe deux sources principales de phosphore dans les effluents des fosses septiques : les détergents de lavage et les excréments humains. Les bactéries anaérobies font un très bon travail de conversion de la majeure partie de ce phosphore en orthophosphates solubles. Contrairement aux nitrates, les phosphates solubles réagissent avec divers types de sols, ce qui entraîne l’élimination des ions phosphate par divers processus tels que l’adsorption, l’absorption par les plantes, la précipitation ainsi que l’immobilisation biologique. Le phosphore peut être transporté à travers le sol lorsque les sols sont à texture grossière et ont une nappe phréatique peu profonde.

Surfactants

De manière générale, les surfactants peuvent affecter les propriétés de rétention d’eau et de transport de l’eau du sol. Lorsque les concentrations de surfactant dans la fosse septique dépassent 30 mg / l, elles peuvent réduire la conductivité hydraulique du sol, ce qui signifie que les eaux usées ne se déplaceront pas facilement dans le sol. L’effet global est que les niveaux d’eau augmenteront plus que ce qui est idéal pour la fosse septique. Lorsque le sol élimine les tensioactifs détergents par adsorption, les tensioactifs anioniques commencent à s’accumuler dans le sol. Il est conseillé de s’assurer que les eaux usées épandues sur le sol contiennent moins de 1 mg / L de tensioactifs. Ceci peut être facilement réalisé en renonçant à l’utilisation de détergents contenant des tensioactifs.

Composés organiques toxiques

Les composés organiques toxiques comme le trichloréthylène (TCE), les hydrocarbures chlorés (MC), le méthylchloroforme, etc. se trouvent couramment dans les additifs et nettoyants chimiques pour fosses septiques. Le MC et le TCE sont plus denses que l’eau et s’ils atteignent la zone saturée, ils pourraient facilement couler au fond de la phase aqueuse. Parce qu’ils ne sont pas biodégradables, certains de ces composés organiques restent dans les boues tandis que d’autres finissent dans le champ d’épuration et finissent par polluer les eaux souterraines. Une accumulation excessive de composés chimiques toxiques dans les boues rend également le processus de traitement défectueux. Pour cette raison, ces substances ne doivent pas être utilisées par les propriétaires de fosses septiques. Si vous voulez utiliser un additif pour votre installation septique, optez pour des additifs biologiques à base de bactéries et d’enzymes comme les produits de Bio-Sol.

Les bactéries

Les bactéries sont des organismes unicellulaires et il n’est pas rare qu’elles soient piégées dans les espaces poreux des particules du sol. Il s’agit en fait d’un mécanisme important parce qu’il permet d’éliminer les bactéries entériques de l’effluent dans le champ d’épuration. Ce processus aboutit également à la formation de biomat, qui aide au piégeage des bactéries. L’atténuation des bactéries aide à prévenir la pollution des eaux souterraines par des microbes pathogènes. Cette atténuation se produit dans le biomat entre le sol natif et le milieu du champ d’épuration. L’atténuation des bactéries est également influencée par le nombre de bactéries dans l’effluent, la texture du sol, le taux de chargement, le type de bactéries, l’humidité du sol et la température. Le type de sol sous le champ d’épuration doit permettre un écoulement insaturé et un déplacement lent pour une adsorption maximale des bactéries sur les particules du sol et leur mort éventuelle avant que l’eau ne s’infiltre.

Virus

Les virus sont non seulement plus petits que les bactéries, mais ils se comportent également différemment dans le sol. Le processus d’inactivation ou d’élimination des virus du sol se produit par précipitation, adsorption, filtration, mort naturelle et attaque enzymatique. La plupart des facteurs qui affectent l’adsorption des bactéries par le sol affectent également l’adsorption des virus. Certaines conditions importantes du sol qui affectent l’adsorption virale comprennent la minéralogie, le pH, la texture et la température.

De quelle façon le type de sol et sa percolation impactent-ils les performances d’une installation septique ?

Le comportement des effluents ne dépend pas seulement la constitution du sol, mais également de l’état et de la nature du sol. Le degré d’humidité est déterminé par divers facteurs, notamment la distance entre la nappe phréatique et la surface. La profondeur de la nappe phréatique peut fluctuer en fonction des régimes pluviométriques et des activités humaines comme l’irrigation et la gestion des eaux pluviales.
Lors de la conception d’une installation septique, il est important de s’assurer que la séparation verticale entre la nappe phréatique et le fond du champ d’épuration soit suffisamment grande. Cela aidera à garantir que des conditions non saturées soient maintenues même en cas de pluie abondante. Lorsque le sol n’est pas saturé, l’eau se déplacera plus lentement qu’elle ne traverserait le même sol si elle était plus saturée. L’idée est de conserver les effluents dans le sol non saturé le plus longtemps possible pour permettre un nettoyage maximal des eaux usées avant qu’elles ne s’infiltrent dans le sol.
La profondeur de la nappe phréatique pendant la saison des pluies est un facteur important à considérer lors de la conception de l’installation septique. Comme il n’est peut-être pas possible d’attendre le début de la saison des pluies pour faire le test de percolation, l’ingénieur procède à une estimation généralement en étudiant les modèles de couleur du sol, la végétation et d’autres facteurs tels que les fluctuations de la nappe phréatique dans le sol local. Les sols qui ont des horizons imperméables développent généralement des nappes phréatiques perchées lorsque la saison des pluies se déclenche. Une nappe phréatique perchée peut entraîner un flux saturé d’eaux usées ou le transport des eaux usées à la surface du sol.
Lors de l’étude du site, il est important de prendre note de certaines caractéristiques importantes du sol telles que la texture du sol, les couches cimentées, l’agrégation des particules du sol ainsi que le niveau de la nappe phréatique pendant les saisons humides. Ces caractéristiques sont importantes, car elles peuvent être utilisées pour déterminer la performance du système ainsi que pour déterminer les spécifications de l’installation septique qui devrait être construite sur le site. Par exemple, des systèmes alternatifs tels que des monticules pourraient devoir être installés pour augmenter la distance entre la nappe phréatique de la saison des pluies et le bas du système. La même chose peut être nécessaire dans un sol cimenté, un sol argileux ou en cas d’autres conditions insatisfaisantes qui pourraient être remarquées lors de l’inspection du site.

Conclusion

Certains sols ne sont pas les plus idéaux pour les installations septiques conventionnelles. Ne pas prendre les mesures de précaution nécessaires peut entraîner un certain nombre de problèmes, y compris la contamination de l’eau. Le sol argileux est très compact et ne laisse pas de place aux effluents pour s’infiltrer. Les sols argileux peuvent donc entraîner des refoulements dans le champ d’épuration. Le meilleur sol pour une fosse septique est un sol situé quelque part entre le gravier et l’argile. Il n’est ni trop serré ni trop desserré. Ce sol a les conditions parfaites pour filtrer les effluents tout en leur permettant de continuer à s’infiltrer. Il est donc essentiel de faire un test de percolation du sol avant de vous lancer dans la conception d’une installation septique pour votre propriété.