Réflexion sur la caractérisation physico-chimique des effluents liquides rejetés dans la grande sebkha d'Oran

REPUBLIQUE ALGERIENNE BEMOCRA77QUE POPULAIIIRE

MINISTEIM BE L'ENSEIGNEMENT SUPiRIEUR

UNIVERSI7E DES SCIENCES E7' DE LA TECHNOLOGIE D'ORAN
USTO MB

FACULTE D'ARCHI7'ECTURE E7' DE GENIE cni4L
DEPARTEMEN7' DE GENIE CML

LICENCE BA77111ENT

	MEMOTRE DE FIN DTTUDE
Reflexion sur la caracterisation physico-chimique, des effluents Liquides rejetes dans la grande sebkha d'Oran
ENCADRE PAR :

BOUALLA

Mt YAHIATENE SOFIA1VE Mt TAHIRIM' EL TIADJ

PROMOTION:

~~~~~~~~

À... Ma chère mère, Fatiha

Mon chère père, Abed
Mes frères, Mohamed, Noureddine, Mustapha, Miloud.

Mes soeurs, Malika et Nacera.
Surtout la petite Aya

Toute La famille TAHIRINE.
Tous Mes proches.

À mon encadreur Mm BOUAL LA & À mes enseignants de l'IGCMO

À mon binôme Yahiatene Sofiane, et qui je lui souhaite tout le bonheur et la belle

vie.

À mes amis : Djamel, Fouad, Nourine Hamza et Noureddine, Fghoule hadj Med et

HALLOUZ Hocine.

À zakie, Abdelkader, Lakhdar, Khadija, Hafida.

À Mohamed, Latife et les amis de la cité C5.

À toute la promotion 2011 de la licence académique Bâtiment. À tous mes amis.

TAHIRINE El hadj

YAHIATENE Sofiane

On dédie ce travail a :

Mon cher papa nour dine

&

Ma chère maman Djamila

A mes enseignants de l'institut IGCMO et spécialement à notre
encadreur M^m BOUALLA.

A tous les membres des jurys pour l'effort qu'ils feront dans le but
d'examiner ce modeste travail.

A tous ma promotion de bâtiment 2010 - 2011
A tous ceux qui sont chère pour moi :

Ma très chère soeur Taoues,

Mon chère « S » sans oublier 17:05.
EL HADJ, ZAKIE, MOHAMED, REAL, WALID, KARIM, SAID
BOKA, 3assir,

La famille YAHIATENE

AOUDJIT, DEGHEB, TOUDERT, OUKACI, TAHIRINE.

~~~~~~~~~~~

Ce mémoire est le résultat d'un effort constant, cet effort n'aurait pu aboutir sans la
contribution d'un nombre de personnes.

Ainsi se présente l'occasion de les remercier:

Nous remercions avant tout Allah de nous avoir gardés en bonne santé afin de mener à bien ce projet de fin d'étude.

Je tiens à remercier vivement ma tutrice de thèse M^m BOUALLA pour l'encadrement de ce travail. Toujours disponible pour répondre à nos questions, elle a su gérer notre travail avec beaucoup de professionnalisme et de maîtrise.

Nous citerons en particulier nos familles qu'on remercie beaucoup et que dieu les garde, afin de leur apporter le fruit de notre travail.

Je remercie l'ingénieur M^r BAKHTI pour sa disponibilité, la pertinence de ses conseils et l'extrême richesse de son enseignement. Il nous a donné suffisamment d'informations sur la STEP « station d'épuration d'el karma ».

Nous remercions aussi tous les membres des jurys pour l'effort qu'ils feront dans le but d'examiner ce modeste travail.

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Introduction générale Chapitre 01 Première partie : Les eaux usées		01
1.	Généralité	03
2.	Types des eaux usées	03
3.	Origine des eaux usées	03
3.1.	Les eaux usées domestiques	03
3.2.	Les eaux usées industrielles	04
3.3.	Les eaux usées pluviales	04
3.4.	Les eaux usées de ruissellement agricole	04
4.	Caractérisation des eaux usées	04
4.1.	Paramètres physico-chimiques	04
4.1.1.	La température	04
4.1.2.	Le PH	04
4.1.3.	Matières en suspension (MES)	04
4.1.4.	Demande biochimique en oxygène (DBO)	04
4.1.5.	La demande chimique en oxygène (DCO)	05
4.1.6.	Les matières azotées	05

4.1.7. Matières phosphatées 05

5. Paramètres microbiologiques 05

5.1. Protozoaires 05

5.2. Helminthes 05

5.3. Virus 05

5.4. Les coliformes totaux et fécaux 05

5.5. Les streptocoques fécaux 06

6. Le déversement et la stagnation des eaux usées dans les rues 06

7. Norme de rejet 08

7.1. Normes internationale 08

7.2. Norme de rejet en Algérie 09

Deuxième partie : La pollution

1. Définitions 10

2. Classification 10

2.1. Pollution physique 10

2.2. Pollution chimique 10

2.3. Pollution biologique 11

3. Origine de la pollution 11

3.1. Pollution domestique 12

3.2. Pollution par les matières en suspension 12

3.3. Pollution par les substances chimiques 12

3.3.1. Pollution par le phosphore 12

3.3.2. Pollution par les différentes formes d'azote 13

3.4. Pollution urbaine 13

3.5. Pollution agricole 14

3.5.1. Utilisation des engrais en agriculture 14

3.5.2. Utilisation des pesticides en agriculture 14

3.6. Pollution industrielle 14

4. Les principaux polluants 15

5. Conséquences de la pollution 16

5.1. Conséquences sanitaires 16

5.2. Conséquences écologiques 16

5.3. Conséquences esthétiques 17

5.4. Conséquences industrielles 17

5.5. Conséquences agricoles 17

Conclusion 18
Chapitre 2 : Les stations d'épuration et le traitement des eaux usées

1. Introduction 19

2. Assainissement des eaux usées domestiques 19

3. Objectifs de l'assainissement 20

4. Systèmes d'assainissement 20

4.1. L'assainissement individuel 20

4.2. L'assainissement collectif 20

5. Réhabilitation des réseaux d'assainissement 20

6. Cadre législatif 21

6.1. La réglementation européenne 21

6.2. La réglementation algérienne 21

7. Les stations d'épuration (STEP) 22

8. Les étapes et procédés de traitement des eaux usées 22

8.1. Techniques d'épuration par lagunage 22

9. Les étapes et procédés de traitement physico-chimiques des eaux usées 23

9.1. Le relevage 25

9.2. Les prétraitements 25

9.3. Le traitement primaire 25

9.4. Les traitements secondaires 26

9.4.1. Les traitements biologiques 26

9.4.2. Les procédés biologiques extensifs 27

9.4.3. Les procédés biologiques intensifs 27

9.5. Traitement tertiaire 27

9.5.1. Élimination de l'azote 28

9.5.2. Élimination du phosphore 28

9.5.3. Élimination des micro-organismes 28

9.6. Les organismes vivants et leur rôle dans le traitement des eaux usées 29

9.6.1. Les bactéries 29

9.6.2. Les algues 29

9.6.3. Le zooplancton 30

Conclusion 30
CHAPITRE 3 : Station d'épuration d'El Kerma

1. Présentation de la zone d'emprunt 31

2. Situation de la STEP 31

3. Alimentation de la station d'El karma 32

4. Les procédés d'épuration de la station 32

Conclusion 37
Chapitre 4 : Caractérisation physico-chimique des eaux usées

1. Introduction 38

1. Mesure des matières polluantes contenues dans les eaux usées 39

1.1. Les matières e suspension (MES) 39

1.2. La demande biochimique en oxygène (DBO) 39

1.3. La demande chimique en oxygène (DCE) 39

1.4. Les autre facteur limitant (pH, température salinité) 40

1.5. Azote globale (NGL) 41

1.6. Phosphore totale (PT) 41

2. Dosages au laboratoire 41

2.1. Résultats 41

2.2. Interprétations 42

Conclusion générale 43

Perspectives 44

Annexe 45

Bibliographie 51

Résumé :

L'objectif principal de notre travail est de suivre l'évolution de la qualité physicochimique des effluents de la STEP pour caractériser les eaux usées urbaines de la ville d'Oran et de recommander un traitement approprié permettant de réduire leur nocivité sur les milieux récepteurs tels que la sebkha d'Oran.

La caractérisation physico-chimique des eaux usées, a dévoilé que ces rejets liquides sont très chargés en matière organique en terme de DBO5 66,78 mg d'O2/l, en DCO 172,99 mg d'O2/l, en MES 25 mg/l, en Conductivité électrique 3,60m s/cm avec une salinité de 1,80 g/l et un pH de 5,8.

Mots-clés : Eaux usées, paramètres physico-chimiques, traitement, Sebkha

INTRODUCTON

GENERALE

Intr oduction générale

L'eau est la matière première la plus importante sur notre planète, pour les êtres humains, les animaux, les plantes et les micros organismes. Pratiquement tous les phénomènes vitaux de la biosphère sont liés à la disponibilité de l'eau. L'eau n'est donc pas uniquement espace vital, vecteur énergétique ou moyen de transport, mais également un élément essentiel pour tout genre de production.

Au cours de l'histoire, la disponibilité globale d'eau est restée plus ou moins constante. il y a 2000 ans, 200 à 300 millions d'habitants sur terre utilisaient les ressources disponibles. Aujourd'hui, plus de 6,5 milliards d'êtres humains doivent se contenter de la même quantité d'eau. C'est pourquoi la matière première qu'est l'eau, pendant longtemps librement disponible dans de nombreuses parties de la terre, est aujourd'hui sérieusement menacée. De plus, les systèmes naturels de purification de notre planète sont considérablement surchargés.

La nature et les êtres vivants subissent de plus en plus les conséquences de la pollution avec le développement industriel et la croissance démographique. La pollution de l'eau qui affecte les rivières, les mers, les nappes phréatiques et les lacs, est les résultats du rejet des eaux usées sans traitement ou un niveau de traitement insuffisant : Cela provoque une dégradation de l'écosystème. Le problème est encore plus grave dans le cas des effluents industriels qui présentent un caractère toxique. L'effluent désigne les eaux (généralement altérées de pollution organique, chimique, thermique...) sortant de chez un usager ou un groupe d'usagers. Généralement, les effluents nécessitent un traitement, plus ou moins léger en fonction du degré d'altération des eaux, avant rejet dans le milieu naturel.

Le traitement des effluents peut prendre différentes formes : processus physiques, thermiques, chimiques ou biologiques, y compris le tri, qui modifient les caractéristiques des déchets de manière à en réduire le volume ou le caractère dangereux, à en faciliter la manipulation ou à en favoriser les valorisations. Le choix d'un procédé pour le traitement des rejets dépend d'un certain nombre de facteurs dont les plus signifiants : La composition de l'effluent, le type de la réutilisation, la qualité des besoins et la dimension de l'installation.

Aujourd'hui, plus que jamais, un site industriel ancien ou nouveau doit gérer ses différentes composantes environnementales pour satisfaire à la réglementation existante et doit aussi s'engager dans un cycle d'amélioration continue et de prévention de la pollution et du risque technologique comme sanitaire qui satisfasse en permanence aux évolutions réglementaires et aux attentes du milieu local.

L'industrie textile consomme de grandes quantités d'eau et produit des rejets liquides ayant une charge élevée en polluants de divers types. Dans ce secteur, l'industrie textile représente 31% de l'ensemble de l'industrie marocaine et les rejets liquides provenant de cette activité industrielle sont estimés à 8,85 millions de m³ par an Ministère de l'Industrie et du Commerce, 1994). Les rejets des usines de teinture dans cette industrie sont classés parmi les sources de pollution les plus dangereuses. Les effluents peuvent présenter des caractéristiques variables en ce qui concerne leurs volumes et leurs concentrations en polluants. Le traitement de ces rejets se fait habituellement via une filière physico-chimique couplée à un traitement biologique Ce type de traitement ne permet pas d'atteindre le niveau de qualité exigée par les normes de rejets dans les milieux naturels et encore moins lorsqu'il est demandé de recycler une partie des eaux traitées.

À la lumière des données disponibles, on peut dire que les effluents des usines de textile pénètrent dans l'environnement en une quantité ou une concentration ou dans des conditions de nature à avoir, immédiatement ou à long terme, des effets nocifs sur l'environnement ou sa diversité biologique.

L'augmentation continue en coût des produits chimiques, d'énergie et d'eau fait qu'aujourd'hui la réutilisation des rejets liquides traités se pose avec acuité dans les industries textiles. Or, les techniques séparatives à membranes sont en mesure d'atteindre cet objectif vu le caractère fort non biodégradable des rejets des ateliers de teinture de textiles. Ainsi, l'élimination des pollutions dissoutes et particulaires permet d'obtenir une eau traitée d'excellente qualité pouvant être réutilisée pour un certain nombre d'applications. Les avantages mentionnés des membranes ne doivent donc pas masquer la difficile maîtrise du procédé liée essentiellement à la décroissance plus ou moins réversible de la perméabilité de la membrane poreuse.

Partie

Bibliographie

CHAPITRE

N°01

PREMIERE

PARTIE

Chapitre 1 Première partie : Les eaux usées

1. Généralité

Les eaux de surfaces constituent un écosystème où règne une communauté d'êtres vivants qui établissent des relations et interactions entre eux et leur milieu. Dans ce fragile équilibre, un seul facteur de l'écosystème est modifié, et c'est l'équilibre qui est perturbé.

C'est ainsi que la présence ou la surabondance d'un élément dans un écosystème dont il est normalement absent constitue une pollution. Nos eaux usées contiennent de nombreux éléments polluants. Ces polluants s'ils se retrouvent directement dans les milieux naturels, perturbent les écosystèmes.

Les eaux usées nécessitent d'être traitées avant leur évacuation dans le milieu récepteur, la protection de l'environnement en dépend.

2. Types des eaux usées

La classification des eaux usées s'appuie sur leurs origines :

1. les eaux usées domestiques.

2. les eaux usées industrielles.

3. les eaux de pluie et de ruissellement dans la ville.

4. les eaux de ruissellement dans les zones agricoles.

3. Origine des eaux usées

Les eaux usées résultent de la pollution tant physico-chimique que bactériologique des eaux de consommation de bonne qualité, du fait des activités humaines, qu'elles soient domestiques, industrielles ou agricoles (Richard, 1996). Ces eaux proviennent de quarte sources principales :

3.1. Les eaux usées domestiques

Elles proviennent des différents usages domestiques de l'eau. Elles sont essentiellement porteuses de pollutions organiques. Elles se répartissent en eau ménagère qui a pour origine les salles de bain et les cuisines, elles sont généralement chargées de détergents, de graisses, de solvants, et de débris organiques. Il s'agit aussi des rejets des toilettes, chargées de diverses matières organiques azotées et de germes fécaux.

La pollution journalière produite par une personne utilisant de 150 à 200 litres d'eau est évaluée à :

· de 70 à 90 grammes de matières en suspension.

· de 60 à 70 grammes de matières organiques.

· de 15 à 17 grammes de matières azotées.

· 4 grammes de phosphore.

· plusieurs milliards de germes pour 100 ml.

3.2. Les eaux usées industrielles

Elles sont très différentes des eaux usées domestiques. Leurs caractéristiques varient d'une industrie à l'autre. En plus des matières organiques azotées ou phosphorées, elles contiennent également des produits toxiques, des solvants, des métaux lourds, des micropolluants organiques, des hydrocarbures.

3.3. Les eaux usées pluviales

Normalement les eaux pluviales ne sont pas forcément polluées. Elles ne sont considérées comme des eaux usées que si elles sont mélangées avec des effluents urbains au niveau des égouts de type unitaire. Elles sont de même nature que les rejets domestiques et peuvent contenir en plus des éléments toxiques (Hamdani, 2002).

3.4. Les eaux usées de ruissellement agricole

Il s'agit de rejets liquides agricoles issus du ruissellement d'eau d'irrigation qui entraîne des engrais, des pesticides, des herbicides ou des rejets organiques dus à un élevage important.

4. Caractérisation des eaux usées

La composition des eaux usées est extrêmement variable en fonction de leur origine (industrielle, domestique, etc.). Elles peuvent contenir de nombreuses substances, sous forme solide ou dissoute, ainsi que de nombreux micro-organismes. En fonction de leurs caractéristiques physiques, chimiques, biologiques et du danger sanitaire qu'elles représentent, ces substances peuvent être classées en quatre groupes : les micro-organismes, les matières en suspension, les éléments traces minéraux ou organiques, et les substances nutritives.

4.1. Paramètres physicochimiques

4.1.1. La température :

Il est primordial de connaître la température d'une eau. En effet, elle joue un rôle très important dans la solubilité des sels et surtout des gaz, et la détermination du pH .Donc cette grandeur physique permet de déceler les conditions extrêmes préjudiciables au bon fonctionnement du processus biologique.

4.1.2. Le pH :

Le pH est la mesure du caractère acide (1 < pH < 7) ou basique (7 < pH < 14) des eaux usées. En général, l'activité biologique se situe entre 6.5 et 8 unités de pH. En dehors de cet intervalle, le pH affecte la vie aquatique et par conséquent influence l'autoépuration du milieu naturel.

4.1.3. Matières en suspension (MES) :

C'est la quantité de pollution organique et minérale non dissoute dans l'eau (Gomella et Guerree, 1978). Les MES sont responsable d'ensablement et de baisse de pénétration de la lumière dans l'eau, ce qui entraîne une diminution l'activité photosynthétique et une chute de la productivité du phytoplancton.

4.1.4. Demande biochimique en oxygène (DBO) :

Les phénomènes d'autoépuration dans les eaux superficielles résultent de la dégradation des charges organiques polluantes par les micro-organismes. La demande biologique en oxygène est, par définition, la quantité d'oxygène nécessaire aux microorganismes vivants pour assurer l'oxydation et la stabilisation des matières organiques présentes dans l'eau usée. C'est un paramètre qui permet d'évaluer la fraction de la pollution organique biodégradable .Par

convention, la DBO5 est la valeur obtenue après cinq jours d'incubation (Eckenfelder, 1982). La gamme de la DBO5 des eaux usées urbaines au Maroc est 200-400mg/L (Foutlane, 2005).

4.1.5. La demande chimique en oxygène (DCO) :

DCO est la quantité d'oxygène nécessaire pour oxyder les matières organiques y compris les matières biodégradables et non biodégradables par voie chimique. Vu la simplicité de mesure de DCO et sa précision, il s'est avéré nécessaire de développer des corrélations entre la DBO5 et la DCO ainsi le rapport DCO/ DBO5 des eaux usées urbaines est proche de 2 (Gomella et Guerree, 1978), le rapport DCO/ DBO5des effluents domestiques est de 1,9 à 2,5. (Hamdani et al, 2002).

4.1.6. Les matières azotées :

Les formes de l'azote dans les eaux usées sont l'azote total (NTK), les nitrates (NO3^-) et les nitrites (NO2 -). En plus de la toxicité de la forme ammoniacale et nitrique l'azote intervient dans le phénomène de l'eutrophisation. Donc, sa caractérisation et sa quantification sont primordiales pour les rejets liquides dans le milieu naturel (Deronzier et al., 2001).

4.1.7. Matières phosphatées :

C'est la quantité de phosphore total contenu dans l'eau sous diverses formes : plyphosphates, organophosphates et orthophosphates. Le phosphore est aussi responsable de l'eutrophisation du milieu aquatique, d'où l'obligation de sa détermination (Martin, 1987).

5. Paramètres microbiologiques

Les eaux résiduaires urbaines contiennent de nombreux germes (champignons, amibes, protozoaires, bactéries, virus) dont certains sont pathogènes. La présence de coliformes et de streptocoques témoigne d'une contamination fécale de ces eaux qu'il est impératif de les épurer pour préserver le milieu naturel (Olivier et Christelle, 2004).

5.1. Protozoaires :

Ils sont présents dans les eaux usées à l'état de kystes. La principale forme pathogène pour l'homme est Entamoeba histolytica, agent responsable de la dysenterie amibienne (Bouhoum et al, 1997)

5.2. Helminthes :

Les helminthes sont rencontrés dans les eaux usées sous forme d'oeufs et proviennent des excréta des personnes ou d'animaux infectés et peuvent constituer une source de réinfection par voie orale, respiratoire ou par voie cutanée (Lamghari et Assobhei, 2005).

5.3. Virus :

Les virus se trouvent dans les eaux résiduaires à des concentrations de l'ordre de milliers d'unités infectieuses par millilitre d'eau. Parmi les infections virales d'origine hydrique, on trouve la poliomyélite, également on peut citer l'hépatite A.

5.4. Les coliformes totaux et fécaux :

C'est un groupe de bactéries utilisé comme indicateur de contamination fécale. Ils appartiennent à la classe des Enterobacteriaceaes. Ce sont des bacilles à gram négatif, asporogénes, oxydase négative, aérobies ou anaérobie facultatifs, capables de se multiplier et de fermenter le lactose et produisent de gaz, d'acide et d'aldéhyde (Guedira, 2001). On les considère comme bons indicateurs de contamination fécale, ils se cultivent à 44°C.

Les coliformes totaux se developpent a 37°C. Ces derniers peuvent avoir une origine non strictement fecale : Le sol, les insectes et les plantes peuvent les heberger. Les coliformes totaux sont inclus dans les germes temoins de contamination fecale de deuxieme ordre. (Imziln, 1990).

5.5. Les streptocoques fecaux :

Ces bacteries appartiennent a la famille des streptococcaceae, sont des cocci generalement disposees en diplocoques ou en courte chain, a gram negatif, asporulantes, immobiles, aerobies facultatifs et possedant un metabolisme fermentatif. Ces germes colonisent l'intestin de l'homme et des animaux a sang chaud. Leur presence dans le milieu hydrique prouve une pollution d'origine fecale de l'eau. Cependant, on peut trouver aussi des streptocoques fecaux dans le sol, les plantes et les insectes (Papadakis, 1982).

6. Le deversement et la stagnation des eaux usees dans les rues

Le deficit d'assainissement dans les quartiers precaires, amen les ménages a deverser leurs eaux usees dans les rues et ruelles. Des espaces amenages ou non, appeles deversoirs d'eaux usees sont alors choisis dans les rues par les populations pour servir des lieux d'evacuation quotidienne des eaux usees domestiques. Dans ces quartiers defavorises, aucun systeme d'evacuation des eaux usees n'est construit ; le systeme d'egouttage etant tres onereux pour les populations qui y vivent. Dans ces conditions, deux possibilites s'offrent aux populations riveraines :

i) l'evacuation des eaux dans les rues,

Figure 1 : stagnation des eaux usees a Hai Rabeh (Commune de Misserghin)

ii) et l'utilisation des fosses (Strauss et al., 2000). Tres peu de ménages optent pour la deuxieme option.

Figure 2 : Etat des fosses Septiques a Bou Yakour (Commune de Misserghin)

De plus, la promiscuite des habitations constitue un frein a un systeme assainissement adequat. Tout cela conduit les ménages a choisir la premiere option, c'est-a dire a recourir aux rues et terrains vagues comme mode d'evacuation des eaux usees. L'insuffisance du reseau de drainage, s'exprime par la stagnation des eaux sales dans les quartiers. Ces eaux se concentrent dans des canalisations de fortunes mises en place par les populations pour detourner les eaux usees de leur habitat sans se soucier du voisin. Ces modes de gestion des eaux usees sont tres souvent a l'origine de differends entre les populations. Parfois, les deversoirs d'eaux usees communiquent avec les eaux stagnantes. L'occupation des rues par les eaux stagnantes est visible.

7. Norme de rejet :

7.1. Normes internationale

La norme est représentée par un chiffre qui fixe une limite supérieure à ne pas dépassée ou une limite inférieure à respecter. Un critère donné est rempli lorsque la norme est respectée pour un paramètre donné Une norme est fixée par une loi, une directive, un décret loi.

Les normes internationales selon l'organisation mondiale de la santé respective pour les eaux usées

Caractéristiques	Normes utilisées (OMS)
PH	6,5-8,5
DBO5	<30 mg/1
DCO	<90 mg/1
MES	<20 mg/1
NH+4	<0,5 mg/1
NO2	1 mg/1
NO3	<1 mg/1
P2O5	<2 mg/1
Température T	<30°C
Couleur	Incolore
Odeur	Inodore

Tableau 1 : normes de rejets internationales

7.2. Norme de rejet en Algérie

Tableau 2 : normes de rejets en Algérie

CHAPITRE

N°01

DEUXIEME

PARTIE

Deu_xième partie : La pollution

1. Définitions

La pollution est l'introduction ou la présence d'un altéragène dans un milieu et le résultat de son action. Cette pollution est essentiellement attribuée aux activités humaines, mais quand on analyse les différentes pollutions produites, on s'aperçoit qu'en dehors de l'homme qui est au centre de cette responsabilité, il y a des causes naturelles (les volcans, les orages, les tremblements de terre, etc.). Plusieurs définitions ont été proposées pour le terme « pollution», parmi lesquelles : La pollution est une dégradation d'un milieu naturel par des substances chimiques et des déchets industriels. (Définition de Larousse).

- Une eau polluée est une eau qui a subi, du fait de l'activité humaine, directement ou indirectement ou sous l'action d'un effet biologique ou géologique, une modification de son état ou de sa composition qui a pour conséquence de la rendre impropre à l'utilisation à laquelle elle est destinée (Bulletin Officiel n° 4325 du 24 Rabii II 1416/20 septembre 1995). Une eau usée est définie comme étant une eau qui a subi une modification de sa composition ou de son état du fait de son utilisation.

- La pollution est une modification défavorable du milieu naturel qui apparaît en totalité ou en partie comme le sous-produit de l'action humaine, au travers d'effets directs ou indirects altérant les modalités de répartition des flux d'énergie, des niveaux de radiation, de la constitution physico-chimique du milieu naturel et de l'abondance des espèces vivantes.

Ces modifications peuvent affecter l'homme directement ou au travers des ressources en produits agricoles, en eau, et autres produits biologiques. Elles peuvent aussi l'affecter en altérant les objets physiques qu'il détient, les possibilités récréatives du milieu ou encore en enlaidissant la nature.

La pollution de l'eau est due essentiellement aux activités humaines ainsi qu'aux phénomènes naturels. Elle a des effets multiples qui touchent aussi bien la santé publique que les organismes aquatiques. (Le Comité Scientifique Officiel de la Maison-Blanche pour la protection de l'environnement en 1965)

2. Classification

Il existe plusieurs manières de classer la pollution. Selon le type de polluant, on peut classer la pollution en trois catégories :

2.1. Pollution physique :

On parle de ce type de pollution quand le milieu pollué est modifié dans sa structure physique par divers facteurs. Elle regroupe la pollution mécanique (effluents solides), la pollution thermique (réchauffement de l'eau par des usines) et la pollution atomique (retombées de radioéléments issus des explosions d'armes nucléaires, résidus des usines atomiques et accidents nucléaires).

2.2. Pollution chimique :

Elle est due au déversement des rejets industriels apportant de grandes quantités de substances chimiques dont certaines sont non dégradables.

2.3. Pollution biologique :

Il s'agit de la pollution par les micro-organismes (bactéries, virus, parasites, champignons, efflorescences planctoniques, etc.)

3. Origine de la pollution

Selon l'origine de la pollution, on distingue quatre catégories: Pollution urbaine, domestique, agricole et pollution industrielle. (Tab.3)

Tableau 3 : Les sources de pollution

3.1. Pollution domestique

Due principalement aux rejets domestiques (eaux de lavage, huiles de vidange, matières fécales, etc.)

Définition et source : Les matières organiques que nous rejetons dans les eaux usées proviennent principalement de nos excrétions (urines et matières fécales) évacués par les eaux de vannes (eaux des toilettes). Elles contiennent de nombreux micro-organismes, plus ou moins pathogènes. Les pollutions qu'elles engendrent sont doublement problématiques : en raison de leur impact en matière de santé publique et parce qu'elles perturbent les écosystèmes.

Son impact : Cette pollution présente un danger pour les écosystèmes aquatiques. Dans l'eau, en présence d'oxygène, les micro-organismes dits aérobies dégradent la matière organique en composés minéraux, en consommant au passage cet oxygène, par le processus d'oxydation. Ainsi, lorsqu'une eau usée, très riche en en matières organiques, est rejetée sans traitement préalable dans les eaux de surface, les micro-organismes aérobies utilisent alors une grande partie de l'oxygène dissous dans l'eau, provoquant la diminution da la quantité d'oxygène disponible pour les autres organismes aquatiques. Or, la vie aquatique dépend de la teneur en O2 dissous dans l'eau. Ce phénomène d'asphyxie perturbe donc l'écosystème aquatique dans son ensemble.

3.2. Pollution par les matières en suspension

L'ensemble des particules minérales et organiques en suspension dans l'eau constitue les MES. L'augmentation des MES dans les eaux superficielles provoque l'obscurcissement du milieu : la lumière y pénètre moins bien, et cette perte de luminosité entraine une diminution de l'activité de photosynthèse. De plus, les MES contiennent des matières organiques qui favorisent, comme on l'a vu, l'activité des micro-organismes aérobies.

3.3. Pollution par les substances chimiques

On trouve aussi dans les eaux usées domestiques diverses substances chimiques plus ou moins nocives. Ces substances proviennent des différents produits que nous utilisons. On répertorie sur le marché 100.000 substances chimiques différentes, en quantité très faible, mais en nombre de molécules important. Ces produits combinés les uns aux autres constituent de véritables « cocktail » de molécules à effets inconnus. Les seuils de toxicité définis par la réglementation s'appliquent aux substances isolées, mais ne prennent pas en compté ces effets du cocktail. De timides études ont été réalisées sur la toxicité des mélanges de substances polluantes.

La pollution chimique constitue une réelle menace pour la santé et la survie des espèces. Les techniques d'épuration pour ces produits impliquent des couts prohibitifs.

3.3.1. Pollution par le phosphore

Chacun d'entre nous rejette en moyenne 4 grammes de phosphore/jour. La moitié provient de notre métabolisme (phosphore organique) ; l'autre moitié des détergents que nous utilisons. Ceux-ci contiennent en effet du phosphore sous forme de phosphates (forme minérale). Le phosphore est conservatif, c'est à dire qu'il passe successivement de l'état minéral à l'état organique et vice versa sans perte gazeuse, selon le pH du milieu, la quantité d'O2 disponible et l'activité des êtres vivants. Cela signifie qu'il reste dans le milieu (sol, eau) accumulé par les plantes (Sandrine Cabrit, 2008). Le phosphore minéral est naturellement mis en circulation par lessivage des sols et dissolution dans les eaux continentales. Les végétaux l'incorporent dans diverses substances organiques. Il est indispensable à la vie, puisque l'essentiel de nos réactions cellulaires l'utilise : transfert d'énergie, reproduction, respiration....

Le phosphore n'est pas toxique intrinsèquement, c'est sa présence en abondance dans les milieux hydrauliques superficiels qui est problématique. Les phosphates sont des substances nutritives. L'apport exagéré dans les eaux de surface augmente la production des algues et des plantes aquatiques. Plus il y a d'algues, moins il y'a d'oxygène dans l'eau, et les conditions de vie deviennent difficiles pour la flore et la faune des milieux aquatiques. Ce phénomène provoque l'« asphyxie » dans les eaux de surface : c'est l'eutrophisation.

3.3.2. Pollution par les différentes formes d'azote

L'élément azote existe principalement sous forme ionique (ammonium NH4⁺, nitrite NOj et nitrate NO3^-) ainsi que sous forme gazeuse (N2). L'origine de ces polluants est par ordre décroissant : l'utilisation massive des engrais, le développement industriel et le rejet des eaux résiduaires urbaines. Nos eaux usées contiennent de l'azote organique et de l'azote ammoniacal. L'azote organique est un élément constituant des cellules vivantes : végétales ou animales. L'azote ammoniacal NH4 + provient de la décomposition de l'azote organique par les bactéries et des rejets directs des êtres vivants (urines, excréments).

Les nitrites NO2 - proviennent de la dégradation de la matière organique et de l'oxydation de l'azote ammoniacal :

Les nitrates NO3 - sont le résultat final de l'oxydation de l'azote ammoniacal :

L'azote gazeux N2 est très présent dans l'air (70%), et peut être soluble dans l'eau ; ce sont les bactéries dénitrifiantes qui permettent la transformation finale de l'azote organique en azote gazeux.

Les ions NH4 + et NO2 - sont très toxiques pour la faune aquatique et posent des problèmes pour la santé publique. Ils induisent une prolifération bactérienne dans les eaux. Par contre, les nitrates NO3 - sont la principale source d'inquiétude. Ces ions se transforment en milieu acide faible en ions nitrites qui sont toxiques pour l'organisme humain. Les nitrates constituent aussi un agent fertilisant susceptible de favoriser le développement excessif des algues dans le milieu aquatique (Sandrine Cabrit, 2008).

3.4. Pollution urbaine

Ce sont les eaux usées des habitations et des commerces entraînent la pollution urbaine de l'eau. Les polluants urbains sont représentés par les rejets domestiques, les eaux de lavage collectif et de tous les produits dont se débarrassent les habitants d'une agglomération notamment des rejets industriels rejetés par de petites entreprises. Le flot déversé est très variable en fonction de l'importance de l'agglomération et de son activité.

Le «tout à l'égout» est une expression significative, elle exprime cette diversité. On trouve les excréments, les restes d'aliments, les déversements d'abattoirs, les déversements hospitaliers, les lessives, les détergents, les insecticides, les hydrocarbures, les déchets de la petite industrie et divers produits toxiques.

3.5. Pollution agricole

L'agriculture, l'élevage, l'aquaculture et l'aviculture sont responsables du rejet de nombreux polluants organiques et inorganiques dans les eaux de surface et souterraines.

Ces contaminants comprennent à la fois des sédiments provenant de l'érosion des terres agricoles, des composés phosphorés ou azotés issus des déchets animaux et des engrais commerciaux, notamment des nitrates.

3.5.1. Utilisation des engrais en agriculture

La modernisation de l'agriculture et son intensification ont été généralement accompagnées d'une utilisation abusive et non rationnelle des engrais azotés. Par exemple, les zones irriguées marocaines qui ne représentent que 10 à 12% de la superficie agricole totale reçoivent plus de 50% d'engrais utilisés au Maroc. Il est admis qu'une fertilisation minérale se solde par un accroissement des rendements mais les doses élevées appliquées.

Généralement supérieures aux besoins réels des cultures, génèrent des excès d'azote qui peuvent entraver la production agricole par plusieurs mécanismes et polluer l'environnement.

3.5.2. Utilisation des pesticides en agriculture

Les pesticides sont utilisés en agriculture pour protéger les cultures et les récoltes contre leurs ennemis afin d'augmenter les rendements. Les pesticides importés, prêts à l'emploi, représentent 87% du marché phytosanitaire au Maroc, alors que ceux produits localement ne représentent que 13% du volume global annuel. Le lessivage de ces produits phytosanitaires utilisés en agriculture entraîne la contamination des eaux par des substances toxiques (pesticides). On estime que 0.5 à 1 % des produits phytosanitaires rejoignent les cours d'eau (Ministère de l'Environnement, 2001).

3.6. Pollution industrielle

Les rejets liquides industriels véhiculent une importante pollution organique et toxique.

Il s'agit de différents déchets provenant des industries diverses qui sont principalement installées au niveau du rivage à la fois pour se débarrasser des déchets directement et pour faire refroidir leurs machines (Industrie alimentaire, Industrie agricole, Tannerie et textile, Papeterie, Industrie physique, Industrie chimique, Industrie pétrochimie).

Au Maroc par exemple, si aucune mesure de réduction des flux polluants n'est prise, on estime qu'en 2020, la pollution véhiculée par les rejets liquides industriels sera de l'ordre de 220000 tonnes de phosphore et 1200 tonnes de chrome (Rapport sur l'état de l'environnement du Maroc (2001).

Ce type de pollution peut avoir un effet toxique sur les organismes vivants et nuire au pouvoir d'autoépuration de l'eau, ou causer l'accumulation de certains éléments dans la chaîne alimentaire (métaux, radioactivité, etc.).

L'impact des rejets industriels sur la qualité de l'eau est fonction de leur affinité avec l'oxygène, de la quantité de solides en suspension, et de leurs teneurs en substances organiques et inorganiques. Dans le meilleur des cas, une première étape d'épuration se fait sur le site même de production, le reste des eaux usées étant ensuite dirigé vers les systèmes de traitement municipaux. Malheureusement, pour de nombreuses unités de production, les eaux usées retournent dans un cours d'eau sans traitement préalable, ou insuffisamment assainies.

Généralement, les différents types de pollution sont mélangés et agissent les uns sur les autres. En effet, un rejet n'est jamais une source unique et un égout rejette des déchets de différentes natures.

En définitif, la pollution des eaux par les matières organiques est un problème mondial dont les aspects et la portée sont évidemment différents selon le niveau de développement des pays. Il importe que les concentrations des produits polluants soient les plus faibles possibles. La prévention est donc essentielle et repose sur les 3 aspects suivants :

- L'aspect réglementaire qui consiste à fixer des normes

- L'aspect sanitaire comporte en particulier le contrôle technique des installations

- L'aspect scientifique et technologique enfin correspond à l'amélioration des procédés de dépollution.

Malgré tout il reste encore beaucoup de travail à faire notamment en ce qui concerne les effluents des industries textiles. Ces rejets font partis des eaux usées les plus mal traitées et sont caractérisés par de fortes colorations, de fortes variations de pH, de fortes demandes chimiques en oxygène (DCO) et bio toxicité accrue à l'égard des bactéries (Arslan, 2001 ; Walker et Weatherley, 2001).

4. Les principaux polluants :

Les phénomènes de pollution des eaux se traduisent par des effets particuliers liés aux spécificités écologiques propres aux milieux aquatiques. En effet, l'eau peut dissoudre, souvent avec facilité, de nombreuses substances chimiques et biologiques. Par conséquent, tout polluant peut être véhiculé fort loin de la source de contamination. La problématique des déchets présents dans l'eau peut être abordée de plusieurs façons, qui donnent chacune lieu à une classification différente. Ainsi, les impuretés peuvent être identifiées suivant qu'elles soient vivantes ou inertes, minérales ou organiques, solides ou dissoutes. D'autres techniques de classification sont basées sur leur dimension, leurs degrés de toxicité,...

Parmi les principaux polluants on peut distinguer les suivants :

· Les matières organiques : constituent, de loin, la première cause de pollution des ressources en eaux. Ces matières organiques (déjections animales et humaines, graisses,...) sont notamment issues des effluents domestiques, mais également des rejets industriels (industries agro-alimentaire, en particulier). La pollution organique peut être absorbée par le milieu récepteur tant que la limite d'auto-épuration n'est pas atteinte.

· Les éléments minéraux : regroupent essentiellement les produits azotés ainsi que les produits phosphorés. Ces matières proviennent principalement des activités agricoles. La pollution minérale des eaux peut provoquer le dérèglement de la croissance végétale ou des troubles physiologiques chez les animaux.

· Les métaux lourds : les plus fréquemment rencontrés mais qui sont aussi les plus dangereux sont le mercure, le cuivre, le cadmium, le chrome, le plomb et le zinc. Ils ont la particularité de s'accumuler dans les organismes vivants ainsi que dans la chaîne trophique. La pollution radioactive peut avoir des effets cancérigènes et mutagènes sur les peuplements aquatiques.

· Les matières pathogènes : sont constituées de virus et bactéries entrainant souvent une inhibition des mécanismes biologiques. La pollution micro-biologique se développe conjointement à la pollution organique, par une prolifération des germes d'origine humaine ou animale dont certains sont éminemment pathogènes.

· Les substances toxiques : sont des composés chimiques de synthèse, issus des activités industrielles et agricoles. Les conséquences souvent dramatiques de la pollution chimique sur les écosystèmes, varient suivant la concentration de composés dans les rejets.

20 Introduction aux procédés biologiques de traitement des eaux

· Les hydrocarbures : provenant des industries pétrolières et des transports, ces composés chimiques sont des substances peu solubles dans l'eau est difficilement biodégradables. Leur densité inferieur à l'eau les fait surnager et leur vitesse de propagation dans le sol est 5 à 7 fois supérieure à celle de l'eau. Ils constituent un redoutable danger pour les nappes phréatiques.

Une autre classification très importante est fondée sur le pouvoir de dégradation des déchets polluants. On distingue ainsi deux classes principales :

· Les matières biodégradables : affectées par les activités biologiques des microorganismes, ces substances sont soumises aux divers processus biochimiques de conversion. Cette fraction biodégradable peut être structurée en deux groupes :

- Les matières aisément dégradables, composées des substances solubles, ces matières ont la caractéristique de pouvoir être directement absorbées par les bactéries.

- Les matières lentement dégradables, composées des substrats particulaires formés par un mélange de substances organiques solides, colloïdales et solubles. Ces matières sont soumises à certains processus intermédiaires avant d'être absorbées par les populations bactériennes.

· Les matières non-biodégradables : ces substances inertes ne subissent aucun phénomène biologique de transformation. Ces matières sont soit présentes dans les eaux résiduaires, comme les métaux lourds, soit issues des phénomènes de mortalité des micro-organismes au cours des processus biologique d'épuration. Les composants non-biodégradables solubles peuvent traverser la station d'épuration sans être modifiés mais les matières inertes en suspension peuvent être éliminées par des mécanismes de décantation.

La structure chimique des polluants permet de distinguer deux types de composés :

· Les matières organiques : elles sont constituées d'un grand nombre de composés qui ont la particularité commune de posséder au moins un atome de carbone, d'où leur nom de substance carbonées. Ces atomes de carbone sont oxydés biologiquement par les microorganismes pour fournir l'énergie nécessaire à leur croissance.

· Les matières inorganiques : sont des substances ne contenant pas de carbone. La fraction minérale des aux résiduaires représente principalement les produits azotés et phosphorés.

5. Conséquences de la pollution :

Les conséquences d'une pollution peuvent être classées en cinq catégories principales.

5.1. Conséquences sanitaires :

Les conséquences sanitaires sont donc celles à prendre en compte en priorité.

Elles peuvent être liées a l'ingestion d'eau, de poissons, mais aussi au simple contact avec le milieu aquatique (cas de nombreux parasites).

A noter qu'il ne s'agit pas toujours de problèmes de toxicité immédiats, les conséquences sanitaires pouvant intervenir au travers de phénomènes complexes.

La conséquence sanitaire dune pollution est variable dans le temps en fonction de l'usage de l'eau : par exemple, la pollution d'une nappe non exploitée n'a aucune conséquence sanitaire immédiate, mais peut en avoir longtemps après si on utilise cette eau pour l'alimentation en eau potable.

5.2. Conséquences écologiques :

C'est-à-dire qui ont trait a la dégradation du milieu biologique. Les conséquences écologiques se mesurent en comparant l'état de milieu pollué par rapport à ce qu'il aurait été sans pollution.

Ceci n'a rien d'évident, la pollution se traduisant parfois uniquement par l'accentuation d'un phénomène naturel.

D'une manière générale, les conséquences écologiques sont à considérer au travers de la réduction des potentialités d'exploitation du milieu à courts et longs termes. Dans certains cas, la conservation du milieu à l'état naturel peut être aussi choisie comme un objectif en soi.

5.3. Conséquences esthétiques :

On peut inclure, dans cette catégorie, les problèmes de gout de l'eau. Les conséquences esthétiques sont, par définition, les plus perceptibles, et c'est donc celles dont les riverains et le grand public auront, en premier, conscience.

On peut également distinguer deux autres conséquences liées à l'utilisation de l'eau comme produit.

5.4. Conséquences industrielles :

L'industrie est un gros consommateur d'eau : il faut par exemple 1 m³ d'eau pour produire 1 kg d'aluminium.

La qualité requise pour les utilisations industrielles est souvent très élevée, tant sur le plan chimique (minéralisation, corrosion, entartrage), que biologique (problèmes de biofouling, c'est- à - dire d'encrassement des canalisations par des organismes).

Le développement industriel peut donc être stoppé par la pollution.

5.5. Conséquences agricoles :

L'eau est, dans certaines régions, largement utilisée pour l'arrosage ou l'irrigation, souvent sous forme brute (non traitée).

La texture du sol, sa flore bactérienne, les cultures et le bétail, sont sensibles à la qualité de l'eau. De même, les boues issues du traitement des eaux usées pourront, si elles contiennent des toxiques (métaux lourds) être à l'origine de la pollution des sols.

Conclusion

Dans ce qui précède, nous interrogeons le cycle urbain de l'eau, avec un point d'entrée particulier.

L'enjeu que nous mettons en avant est en effet le renouvellement et la mise à niveau des équipements requis par le « cycle urbain de l'eau classique ». Plus que la question de la ressource, c'est cette question du coût des équipements qui impose de nouvelles approches. Il sera donc de plus en plus nécessaire, y compris en France et à l'image de ce qui se fait aujourd'hui dans de nombreux pays, de coupler les différents types d'eaux et d'usages, avec toute la maîtrise technique et l'organisation que cela implique. Le cas du plateau de Saclay est emblématique puisqu'il fait partie des secteurs de développement de la métropole parisienne ; or, même si la ressource elle-même n'y fait pas défaut, son urbanisation semble impossible sans une approche alternative de l'ensemble du cycle de l'eau.

Des simulations sur une année montrent que l'utilisation d'eaux pluviales et d'eaux grises traitées peuvent diminuer de 50% les volumes d'eau à gérer en aval des villes. De plus, ce volume restant peut être en partie géré in situ en arrosage - irrigation. Un autre domaine est concerné de facto par cette approche : celui du cycle de la matière organique et des nutriments. Ce cycle peut en effet être lui aussi « raccourci » (voir notamment Vinneras, 2001).

Les boues d'épuration de grandes agglomérations parcourent des dizaines de kilomètres dans les réseaux et y sont contaminées par des métaux lourds issus du ruissellement ; des cycles plus courts évitent ces contaminations, rendent possibles une valorisation des nutriments (compost) et réduisent le bilan carbone. Séparées à la source et utilisées en irrigation, les urines, stériles, échappent aussi aux kilomètres de réseaux et sont valorisées pour leurs nutriments. Le domaine de l'eau se trouve ainsi couplé à celui des matières solides... et de l'énergie, comme on l'a vu avec l'exemple du saule en bois-plaquette. L'ensemble « cycle de l'eau - cycle des matières - énergie » peut être un tremplin pour diminuer les coûts et réduire l'empreinte écologique globale de nouveaux quartiers.

CHAPITRE

N°02

Chapitre 2

Les stations d'épuration et le traitement des eaux usées

1. Introduction :

Les eaux usées rassemblées par les égouts des agglomérations et déversées dans les milieux récepteurs naturels ont crées des désordres et altérations qui ont monopolisé l'attention des techniciens et des pouvoirs publics.

Le rejet dans le milieu récepteur d'un égout collectif est soumis à la règle de l'interdiction générale, c'est à dire qu'il doit être autorisé par les services compétents. L'autorisation étant assortie de règles techniques à observer qui sont adaptées aux caractéristiques de l'effluent, aux circonstances locales liées à la nature du milieu récepteur et à la protection qu'il nécessite en tenant compte de son aptitude à se régénérer naturellement sans destruction de son équilibre biologique. L'autorisation de rejet est ainsi souvent (mais pas dans tous les cas) assortie de l'obligation de la construction d'une station de traitement assurant un effluent traité d'un niveau de qualité adapté aux conditions imposées par les exigences du milieu récepteur

2. Assainissement des eaux usées domestiques :

La collecte des eaux usées a d'abord été historiquement initiée par le souci de les éloigner des lieux habités, à cause des nuisances qu'elles engendraient. Jusqu'à la généralisation des pratiques d'assainissement, l'homme a été soumis au fléau des maladies hydriques et des maladies parasitaires, en raison du niveau d'infestation du sol et des principales ressources en eau de consommation. Toutefois, le risque majeur était pour l'homme et moins pour la nature puisque celle-ci, sol et eaux, avait sa capacité d'autoépuration. « L'évacuation des eaux usées répond au souci de salubrité publique » (Patrick SAVARY, 2009).

Le volume journalier produit est sujet à variation, en fonction notamment des eaux dites parasites (fontaines, canaux, drainage). A titre indicatif, des moyennes connues sont mentionnées dans le tableau suivant :

Populations	Volume d'eau usée rejetée (L/ha/j)
< 5.000 ha	100
5.000-20.000 ha	150
> 20.000 ha		200
grandes agglomérations	250-300

Tableau 4 : Volumes des eaux usées rejetées (Sandrine Cabrit, 2008)

3.

Objectifs de l'assainissement : L'assainissement dans un milieu urbain doit répondre aux objectifs suivants :

> L'évacuation rapide sans stagnation et sans risques pour le personnel chargé de l'exploitation des ouvrages, loin des habitations, de tous les déchets d'origine humaine ou animal et susceptibles de donner naissance à des odeurs ou à des putréfactions nuisibles pour la santé des habitants.

> La protection du milieu naturel en évitant que les produits évacués puissent souiller ce milieu dans des conditions dangereuses ou simplement désagréables, non seulement pour les habitants de l'agglomération mais également pour les usagers de l'eau à l'aval des rejets.

> L'évacuation vers le milieu récepteur des eaux de ruissellement, avec un stockage provisoire pour éviter la submersion des voies publiques et des sous-sols des milieux bâtis, dans des limites compatibles avec l'intérêt économique que se fixe la collectivité1.

4. Systèmes d'assainissement : On peut distinguer :

~ l'assainissement autonome ou individuel ;

~ l'assainissement collectif.

4.1. L'assainissement individuel :

Le principe essentiel de l'assainissement autonome est de recourir systématiquement au sol comme dispositif de traitement et comme milieu d'évacuation. Traitement et dispersion ne sont pas susceptibles d'entrainer le colmatage du sol en raison d'une charge trop élevée en matières colmatantes et si le sol présente des caractéristiques (texture, structure, porosité, perméabilité, pente, situation des horizons imperméables et des zones de saturation...) qui garantissent une circulation régulière et une épuration intéressante (f.Valiron, 1989).

On constate ainsi que l'assainissement autonome des eaux usées domestiques ne peut constituer qu'une solution provisoire. Cette solution ne persistera que jusqu'à la mise en place d'un réseau public.

4.2. L'assainissement collectif

> Système séparatif : où les eaux usées pluviales sont évacuées par un réseau distinct de celui des eaux usées domestiques avec certains effluents industriels.

> Système unitaire : où les eaux usées domestiques, certaines eaux usées industrielles et les eaux pluviales sont évacués par un réseau unique.

Le choix entre collectif et individuel n'est laissé qu'à la seule collectivité qui pourra ou non réaliser un assainissement collectif.

5. Réhabilitation des réseaux d'assainissement

Les réseaux d'assainissement peuvent, au bout de quelques années, présenter des anomalies susceptibles de perturber le fonctionnement du système d'assainissement, de restreindre la pérennité des ouvrages ou de nuire à l'environnement ou lors d'incidents qui peuvent être observés dans le fonctionnement des stations d'épuration.

Une exploitation efficace du réseau suppose un travail d'entretien rigoureux et permanent et du personnel qualifié.

En ce qui concerne l'assainissement individuel, un projet de loi au niveau européen par l'intermédiaire des SPANC (Service public d'assainissement non collectif), impose l'exercice d'un contrôle de toutes les installations d'ici le 31 décembre 2012(Sandrine Cabrit, 2008).

6. Cadre législatif

C'est au croisement des législations de l'environnement, de l'urbanisme, de la construction et de la santé que sont déterminées les diverses obligations relatives à l'alimentation en eau potable et à l'élimination des eaux usées. La maitrise des eaux usées est au coeur de la lutte contre les pollutions, notamment diffusées.

6.1. La réglementation européenne

La réglementation européenne impose que les communes de plus de 2 000 Eh (équivalenthabitant) doivent réaliser des schémas d'assainissement afin de délimiter :

> les zones devant être reliées à des stations d'épuration ;

> les zones susceptibles de relever de l'assainissement non collectif appelé aussi assainissement autonome.

En ce qui concerne les collectivités de moins de 2 000 Eh, la réalisation d'un réseau d'assainissement collectif n'est pas imposée et reste à l'initiative de la collectivité. Les communes peuvent déclarer l'insalubrité d'un immeuble, groupe d'immeubles ou ilot et prescrire aux propriétaires les travaux à réaliser.

6.2. La réglementation algérienne

L'assainissement en Algérie est régi par la loi n°05-12 du 4 août 2005 relative à l'eau où ses articles annoncent que :

Art. 44. -- Les rejets d'effluents, les déversements ou les dépôts de matières de toute nature ne présentant pas de risques de toxicité ou de nuisance dans le domaine public hydraulique sont soumis à une autorisation dont les conditions et les modalités d'octroi sont fixées par voie réglementaire.

Art. 45. -- L'autorisation prévue à l'article 44 ci-dessus est refusée notamment lorsque les effluents ou matières sont de nature à nuire :

· à la capacité de régénération naturelle des eaux ;

· aux exigences de l'utilisation des eaux ;

· à la santé et la salubrité publiques ;

· à la protection des écosystèmes aquatiques ;

· à l'écoulement normal des eaux ;

· aux activités de loisirs nautiques.

Art. 118. -- En zone agglomérée est obligatoire le branchement au réseau public d'assainissement de toute habitation ou établissement.

Art. 121. -- Dans les zones à habitat dispersé ou dans les centres ne disposant pas d'un système d'assainissement collectif, l'évacuation des eaux usées doit se faire au moyen d'installations autonomes agréées et contrôlées par l'administration chargée des ressources en eau

Art. 122. -- Tout système autonome d'assainissement doit être mis hors d'état de servir dès la mise en place d'un réseau public d'assainissement.

7. Les stations d'épuration (STEP) :

Elles constituent une autre voie d'élimination des eaux usées dans la mesure où celles-ci y subissent toute une batterie de traitements avant leur déversement dans le milieu naturel. Une STEP, généralement placée à l'extrémité aval d'un réseau (Brière, 1994), est conçue pour épurer les eaux usées et limiter l'apport en excès de matière organique et dans certains cas, de substances minérales telles les nitrates et les phosphates dans les milieux récepteurs (Kosmala 1998). Sachant que certaines substances contenues dans un effluent, à partir d'une certaine concentration, peuvent constituer un danger pour la communauté aquatique (Agence de l'eau, 2002), l'épuration des eaux usées diminue l'impact sur les écosystèmes aquatiques (Amahmid et al. 2001 ; Lassabatère, 2002).

8. Les étapes et procédés de traitement des eaux usées

Il existe un grand nombre de procédés de traitement des eaux usées dont l'application dépend à la fois des caractéristiques des eaux à traiter et du degré d'épuration désiré.

8.1. Techniques d'épuration par lagunage :

Le procédé par lagunage est la méthode de traitement la plus connue lorsqu'on dispose de grandes surfaces de terrain et lorsqu'on ne désire pas assurer en permanence une haute qualité de traitement de l'effluent. Le lagunage est très utilisé dans les pays en voie de développement.

Une lagune aérée est un bassin relativement profond : 2,4 à 4,8 m, dans lequel l'oxygénation est réalisée par des aérateurs mécaniques ou à diffuseur et ou par aération naturelle.

Les lagunes sont classées en 2 types :

· lagune aérobie : dans laquelle l'oxygène et les M.E.S. sont uniformément répartis dans tout le bassin ;

· lagune anaérobie ou facultative : dans laquelle l'oxygène n'est présent que dans les couches supérieures et dans laquelle, seule, une partie des M.E.S. est maintenue en suspension.

Ces deux types de lagunage se distinguent principalement par la puissance à installer dans le bassin. Dans le 1^er type et dans le cas des eaux usées urbaines, il est nécessaire de prévoir 5w/m³ ; par contre dans le 2^e type, cette puissance est de l'ordre de 0,8 w/m³.

L'utilisation optimale de plusieurs bassins peut s'avérer plus efficace afin de :

· réduire les risques de prolifération des algues ;

· diminuer le temps de séjour ;

· réduire les risques d'odeurs dues à une activité microbienne anaérobie ;

· assurer une vaste perdition calorifique et par conséquent élimination à une vitesse élevée.

Étude de phénomène : On peut décrire la métabolisation de la matière organique dans un procédé biologique aérobie par les équations suivantes :

M.O. + (à) O2 + N+P k (a) micro organisme + CO2 + H2O + résidu soluble non

dégradable

Micro-organisme + O2 CO2 +H2O + N + P + résidu cellulaire non dégradable

Critères de réalisation : Le choix de l'emplacement nécessite un terrain plat et un sol imperméable pour éviter la contamination des nappes.

Le dimensionnement des bassins repose sur la connaissance de la stoechiométrie et de la cinétique de ces 2 réactions. Il s'agit en fait de déterminer les valeurs de coefficients a, à, b et k.

Domaine d'application : Pour les eaux résiduaires domestiques en milieu rural, car le système est moins exigeant en surface que le lagunage naturel tout en demeurant d'un volume très supérieur à celui des systèmes par boues activées.

Figure 3 : Schéma de principe d'une station d'épuration par lagunage naturel constituéde trois bassins

9. Les étapes et procédés de traitement physico-chimiques des eaux usées : La méconnaissance des effets néfastes provenant des différents déchets rejetés dans le milieu naturel peut conduire à la dégradation progressive de l'environnement, à cet effet un traitement préalable est obligatoire afin d'éviter toute nuisance L'élimination de la matière polluante a fait l'objet de nombreuses recherches et investigations pour améliorer la prouesse d'épuration. La croissance des villes, l'évolution de la population ont entraîné une forte demande en matière d'eau potable.

Par conséquent de gros volumes d'eaux résiduaires pourront engendrer d'énormes problèmes sur l'environnement si elles sont rejetées à l'air libre sans aucun traitement Les centres étudiés sont situés dans une zone à vocation industrielle en premier lieu et agricole en second Les rejets de l'ensemble des agglomérations étudiées sont anarchiques (présence de débordement, des marais, déviation de certains collecteurs d'eaux usées vers les collecteurs d'eaux pluviales...etc. ), ceci va causer la dégradation progressive de l'environnement , sachant que les eaux usées de ces localités débouchent directement vers la mer sans aucun traitement préalable.

La dépollution des eaux usées nécessite une succession d'étapes faisant appel à des traitements physiques, physico-chimiques et biologiques. En dehors des plus gros déchets présents dans les eaux usées, l'épuration doit permettre, au minimum, d'éliminer la majeure partie de la pollution carbonée.

Figure 4 : Chaîne de traitement des eaux usées à procédé physico-chimique

Selon le degré d'élimination de la pollution et les procédés mis en oeuvre, trois niveaux de traitements sont définis (voir annexe1):

· Les prétraitements consistent à débarrasser les eaux des polluants solides les plus grossiers (dégrillage, dégraissage). Ce sont des simples étapes de séparation physique.

· Les traitements primaires regroupent les procédés physiques ou physico-chimiques visant à éliminer par décantation une forte proportion de matières minérales ou organiques en suspension. A l'issue du traitement primaire, seules 50 à 60 % des matières en suspension sont éliminées. Ces traitements primaires ne permettent d'obtenir qu'une épuration partielle des eaux usées. Ils ont d'ailleurs tendance à disparaitre en tant que seul traitement, notamment lorsque l'élimination de la pollution azotée est requise. Pour répondre aux exigences réglementaires, une phase de traitement secondaire doit être conduite.

· Les traitements secondaires recouvrent les techniques d'élimination des matières polluantes solubles (carbone, azote, et phosphore). Ils constituent un premier niveau de traitement biologique. Pour satisfaire à la réglementation actuelle, les agglomérations de plus de 2 000 équivalents-habitants devront être raccordées à des stations d'épuration permettant un traitement secondaire des eaux usées d'ici fin 2005. Le traitement secondaire est donc désormais le niveau minimal de traitement qui doit être mis en oeuvre dans les usines de dépollution.

· Dans certains cas, des traitements tertiaires sont nécessaires, notamment lorsque l'eau épurée doit être rejetée en milieu particulièrement sensible. A titre d'illustration, les rejets dans les eaux de baignade, dans des lacs souffrant d'un phénomène d'eutrophisation ou dans des zones d'élevage de coquillages sont concernés par ce troisième niveau de traitement. Les traitements tertiaires peuvent également comprendre des traitements de désinfection. La réduction des odeurs peut encore être l'objet d'attentions particulières.

9.1. Le relevage

Le transport des eaux usées dans les collecteurs se fait généralement par gravité, sous l'effet de leur poids.

Une station de relèvement permet d'acheminer les eaux usées dans la station d'épuration lorsque ces dernières arrivent à un niveau plus bas que les installations de dépollution. Cette opération de relèvement des eaux s'effectue grâce à des pompes ou à des vis d'Archimède.

9.2. Les prétraitements

Les prétraitements ont pour objectif d'éliminer les éléments les plus grossiers, qui sont susceptibles de gêner les traitements ultérieurs et d'endommager les équipements. Il s'agit des déchets volumineux (dégrillage), des sables et graviers (dessablage) et des graisses (dégraissagedéshuilage).

Le dégrillage : Au cours du dégrillage, les eaux usées passent au travers d'une grille dont les barreaux, plus ou moins espacés, retiennent les matières

les plus volumineuses. Ces éléments sont ensuite éliminés avec les ordures ménagères. Le tamisage, qui utilise des grilles dont l'espacement est plus réduit, peut compléter cette phase de prétraitement. Cependant, il génère beaucoup plus de déchets. Le dessablage débarrasse les eaux usées des sables et des graviers par sédimentation. L'écoulement de l'eau à une vitesse réduite dans un bassin appelé "dessableur" entraîne leur dépôt au fond de l'ouvrage. Ces particules sont ensuite aspirées par une pompe. Les sables récupérés sont essorés, puis lavés avant d'être soit envoyés en décharge, soit réutilisés, selon la qualité du lavage.

Le dégraissage : Le dégraissage vise à éliminer la présence de graisses dans les eaux usées, graisses qui peuvent gêner l'efficacité des traitements biologiques qui interviennent ensuite. Le dégraissage s'effectue par flottation. L'injection d'air au fond de l'ouvrage permet la remontée en surface des corps gras. Les graisses sont raclées à la surface, puis stockées avant d'être éliminées (mise en décharge ou incinération). Elles peuvent aussi faire l'objet d'un traitement biologique spécifique au sein de la station

d'épuration, de nombreuses stations utilisent des dessaleurs- dégraisseurs combinés.

9.3. Le traitement primaire

Le traitement "primaire" fait appel à des procédés physiques, avec décantation plus ou moins aboutie, éventuellement assortie de procédés physico-chimiques, tels que la coagulation floculation.

Ces traitements éliminent 50 à 60 % des matières en suspension, mais ne suffisent généralement plus pour satisfaire les exigences épuratoires de la réglementation actuelle. Avec coagulation et floculation dans des décanteurs lamellaires, on peut éliminer jusqu'à 90 % des MES.

- La décantation primaire classique consiste en une séparation des éléments
liquides et des éléments solides sous l'effet de la pesanteur. Les matières

solides se déposent au fond d'un ouvrage appelé "décanteur" pour former les "boues primaires". Ces dernières sont récupérées au moyen d'un système de raclage. Ce traitement élimine 50 à 55 % des matières en suspension et réduit d'environ 30 % la DBO et la DCO.

- L'utilisation d'un décanteur lamellaire permet d'accroître le rendement de la décantation. Ce type d'ouvrage comporte des lamelles parallèles inclinées, ce qui multiplie la surface de décantation et accélère donc le processus de dépôt des particules. Une décantation lamellaire permet d'éliminer plus de 70 % des matières en suspension et diminue de plus de 40 % la DCO et la DBO.

- La décantation est encore plus performante lorsqu'elle s'accompagne d'une floculation préalable. La coagulation-floculation permet d'éliminer jusqu'à 90 % des matières en suspension et 75 % de la DBO. Cette technique comporte une première phase d'adjonction d'un réactif, qui provoque l'agglomération des particules en suspension, puis une accélération de leur chute au fond de l'ouvrage. Les amas de solides ainsi obtenus sont appelés "flocs".

9.4. Les traitements secondaires :

L'élimination biologique des matières polluantes. Dans la grande majorité des cas, l'élimination des pollutions carbonée et azotée s'appuie sur des procédés de nature biologique. Les procédés membranaires combinent quant à eux des

procédés biologiques et physiques.

Certaines installations de dépollution des eaux usées ont toutefois recours à des filières de traitements physico-chimiques, qui peuvent, dans différents cas (part importante d'effluents industriels dans les eaux collectées, conditions de température inadaptées aux traitements biologiques, niveaux de rejet moins exigeants...) s'avérer plus opportunes.

Après le traitement secondaire, la dépollution passe à l'étape de clarification et le rejet direct dans la nature.

9.4.1. Les traitements biologiques

Les traitements biologiques reproduisent, artificiellement ou non, les phénomènes d'autoépuration existant dans la nature. L'autoépuration regroupe l'ensemble des processus par lesquels un milieu aquatique parvient à retrouver sa qualité d'origine après une pollution.

Les techniques d'épuration biologique utilisent l'activité des bactéries présentes dans l'eau, qui dégradent les matières organiques. Ces techniques sont soit anaérobies, c'est-à-dire se déroulant en absence d'oxygène, soit aérobies, c'est-à-dire nécessitant un apport d'oxygène. En France, c'est aujourd'hui le procédé des "boues activées" qui est le plus répandu dans les stations d'épuration assurant un traitement secondaire.

Un bassin à boue activée est un réacteur biologique alimenté en continu dans lequel la biomasse est brassée et aérée en même temps que l'eau usée.

Figure 5 : fonctionnement d'une station d'épuration à boue activée

Les différentes phases de mécanisme épuratoire d'une boue activée sur une eau usée passe par :

1e phase : élimination des matières en suspension et colloïdales ;

2e phase : métabolisme des matières solubles organiques.

Ce procédé peut fournir un effluent dont la DBO5 soluble variera de 10 à 30 mg/l avec un rendement de 88 à 94 % sur la DBO5.

Parmi les traitements biologiques, on distingue les procédés biologiques extensifs et intensifs.

9.4.2 Les procédés biologiques extensifs :

Le lagunage utilise la capacité épuratrice de plans d'eau peu profonds. Concrètement, les eaux usées sont envoyées dans une série de bassins, au minimum trois. L'oxygène est apporté par les échanges avec l'atmosphère au niveau du plan d'eau et par l'activité de photosynthèse des micros algues de surface. La pollution organique se dégrade sous l'action des bactéries présentes dans le plan d'eau. Le rayonnement solaire détruit en outre certains germes (lagunage de finition, dans les derniers bassins). La durée de séjour des eaux usées dans les bassins peut atteindre 60 jours et les eaux à traiter doivent avoir subi une décantation préalable (lagunage primaire).

Ce mode d'épuration permet d'éliminer 80 % à 90 % de la DBO, 20 % à 30 % de l'azote et contribue à une réduction très importante des germes. Il a cependant l'inconvénient d'utiliser des surfaces importantes et de ne pas offrir des rendements constants durant l'année. Il est surtout bien adapté aux communes rurales.

9.4.3 Les procédés biologiques intensifs :

Ils regroupent toute une série de techniques ayant en commun le recours à des cultures bactériennes qui "consomment" les matières polluantes. Il existe deux grandes catégories de procédés biologiques artificiels :

-les installations à "cultures libres", dans lesquelles la culture bactérienne est maintenue en suspension dans le courant des eaux usées à traiter.

- les installations à "cultures fixées", où la culture bactérienne (appelée aussi "biofilm", "film biologique" ou "biomasse") repose sur un support (caillou, plastique, milieu granulaire fin).

9.5 Traitement tertiaire :

Le traitement tertiaire est rendu indispensable par les nouvelles exigences épuratoires vis-à-vis des éléments azote et phosphore.

Les eaux usées contiennent divers composés azotés provenant des déjections humaines, ainsi que du phosphore provenant pour l'essentiel des détergents utilisés pour les lessives. En effet, les phosphates sont employés pour annihiler l'action du calcaire en fixant des ions calcium permettant ainsi une meilleure performance du pouvoir nettoyant du détergent.

Si ces substances ne sont pas directement nocives, leur action sur le milieu aquatique est néfaste. Elles diffusent jusqu'à la surface éclairée où elles favorisent la prolifération excessive d'algues et autres plantes vertes qui à leur tour décomposent nitrates et phosphates dont l'oxygène passe dans l'atmosphère. Elles jouent un rôle prépondérant dans l'eutrophisation des eaux.

Dans la STEP, ce traitement se généralise de plus en plus en combinaison avec le traitement secondaire. Il s'agit d'un procédé biochimique dit de boues activées à alternance de phase.

9.5.1 Élimination de l'azote :

Dans la plupart des eaux usées, l'azote est sous forme organique ou ammoniacale (NH4 +)

Une correcte oxygénation dans le bassin d'aération permet aux bactéries de transformer l'azote organique en ammoniaque puis d'oxyder l'ammoniaque en nitrate (NO3 -). Cette oxydation est une nitrification.

Les nitrates sont alors transformés en azote gazeux en condition anoxie :

· absence d'oxygène dissout

· présence d'oxygène combiné aux nitrates

Il faut stopper l'aération pour réaliser cette étape appelée dénitrification.

Il est à noter que dans de nombreuses installations, cette phase n'est pas distincte du traitement secondaire puisque réalisée à faible charge dans le bassin à boues. Il suffit d'alterner les phases d'aération et d'anoxie.

9.5.2 Élimination du phosphore :

La technique la plus utilisée pour l'épuration du phosphore consiste en la précipitation chimique par adjonction de sels métalliques (fer ou aluminium), ou de chaux. Les phosphates précipitent sous forme de sels métalliques ou d'hydroxydes et sont séparés de la phase liquide par décantation.

Les principaux réactifs sont le sulfate d'alumine, d'aluminate de soude, le sulfate ferreux, le chrome ferrique, le chlorosulfate ferrique et la chaux. L'ajout du réactif peut-être effectué :

· après les prétraitements et avant le décanteur primaire ou le bassin d'aération, c'est la précipitation.

· à l'aval du clarificateur, sur l'effluent épuré : c'est la post-précipitation. Nécessité d'un décanteur supplémentaire.

· Directement sur le bassin d'aération : c'est la précipitation simultanée, qui est la plus utilisée. L'élimination peut également être partiellement faite par voies biologiques, l'installation doit alors être équipée d'un bassin ou d'une zone d'anoxie. L'alternance entre aérobiose et anoxie favorise un mécanisme de relarguage /sur accumulation de phosphore dans la biomasse épuratrice.

9.5.3 Élimination des micro-organismes :

Les eaux épurées contiennent plus d'un million de micro-organismes par litre dont certain sont néfastes pour l'homme. Lorsque l'eau épurée est rejetée en zone de captage pour l'alimentation en eau potable ou de baignade, la réduction des micro-organismes s'impose alors. Cette réduction s'effectue :

· sur filtre à sable qui retient les dernières particules, donc les micro-organismes qui y sont fixés.

· par désinfection chimique (chlore, ozone ...).

· par lagunage lorsque aucun problème d'encombrement ne se pose.

9.6 Les organismes vivants et leur rôle dans le traitement des eaux usées :

Ces multiples espèces peuvent varier en fonction des effluents traités, des conditions climatiques, de la charge organique, de la profondeur d'eau. Les principaux groupes sont les bactéries, les algues et le zooplancton.

9.6.1 Les bactéries

Ce sont des micro-organismes qui peuvent dégrader et assimiler une grande partie de la matière organique contenue dans les eaux usées. Ces bactéries rejettent dans le milieu des produits de dégradation qui sont les matières minérales solubles et les gaz dissous. En fonction de l'équilibre du milieu et en particulier des taux d'azote et de phosphore, les bactéries les mieux adaptées se développent rapidement et dominent les autres espèces.

On constate une régulation naturelle du taux bactérien en fonction de la matière organique présente dans le milieu et des autres conditions de développement (température, ensoleillement, pH, oxygène dissous...).

Quelque soit le processus biologique considéré, on trouve :

· Les bactéries aérobies qui transforment en présence d'oxygène dissous, la charge organique dissoute en matières minérales (nutriments) et gaz. Les bactéries du cycle de l'azote assurent la nitratation (formation de nitrites) et la nitratation (formation de nitrates).

· Les bactéries anaérobies qui sont essentiellement méthanogènes (formation de méthane) réalisent la transformation de la matière organique au niveau des sédiments.

9.6.2 Les algues :

Ce sont des plantes microscopiques planctoniques. Elles sont représentées dans les lagunes principalement par les espèces suivantes :

· algues bleues (cyanophycées) proches des bactéries.

· algues vertes (chlorophycées).

· algues brunes (chrysophycées).

· euglènes.

Dans le cas d'un bon fonctionnement, les bassins de lagunage (surtout ceux en fin de filière) ont une couleur verte plus ou moins prononcée. La chlorophylle contenue dans les micros algues leur permet d'utiliser la lumière du soleil comme source d'énergie : c'est la base du processus de la photosynthèse. Les algues se développent à la lumière en prélevant dans l'eau du gaz carbonique et des sels minéraux et en y rejetant de l'oxygène. Les algues sont ainsi les principaux producteurs d'oxygène des lagunes. Cette production s'effectue essentiellement dans la couche d'eau superficielle (jusqu'à 40-50 cm).

Dans les bassins du lagunage les micros algues se succèdent au cours du temps. Cela constitue une pollution apparemment négligeable car l'épaisseur des sédiments dans les derniers bassins de lagunage ne dépasse pas les 5 à 10 centimètres. L'effluent rejeté dans le milieu récepteur contient donc des micros algues en suspension représentant indirectement une pollution particulaire organique importante (leur teneur en matières en suspension pouvant atteindre 0.2 kg/m3).

Les bassins de lagunage sont classés parmi les procédés moyennement performants permettant un rejet de niveau d (120 mg/l de MES). Il n'existe pas de station de lagunage naturel qui possède une unité de récupération et de valorisation des micros algues rejetées.

9.6.3 Le zooplancton :

La faune a une importance essentielle dans le fonctionnement des lagunes et de nombreux organismes participent activement à l'épuration du milieu (prédation, filtration....) On trouve :

· Les protozoaires, qui sont des organismes unicellulaires prédateurs des bactéries. Ils constituent le seul zooplancton hivernal réellement abondant dans les derniers bassins de lagunage.

· Les rotifères, sont des vermidiens microscopiques, ils filtrent activement le phytoplancton et sont capable de s'accommoder à des taux d'oxygène dissous très faibles.

· Les copépodes, sont des crustacés de petites tailles qui nagent à la surface de l'eau et ont un développement limité dans l'espace et le temps. Leur spectre alimentaire est pourtant très étendu : micro algues, proies vivantes...

· Les cladocères, sont également de petits crustacés. Les daphnies sont les plus répandues et les plus caractéristiques. Leur rôle est intéressant car elles favorisent l'abattement du taux des matières en suspension. Elles permettent ainsi un éclaircissement du milieu et la pénétration de la lumière. Par contre elles provoquent une diminution du taux d'oxygène dissous à cause de leur respiration et de l'élimination des micros algues.

Conclusion :

L'eau est le véhicule de transport et de dissémination idéal de nombreux polluants. Les contraintes d'assainissement, de plus en plus strictes, exigent le traitement d'un nombre plus important de polluants (matières organiques, minérales, pathogènes et toxiques). Étant donnée la grande diversité de ces déchets, l'épuration d'un affluent résiduaire comporte plusieurs étapes, chacune spécifique aux caractéristiques particulières des éléments à traiter. D'un point de vue général, est sans vouloir être exhaustif, compte tenu de la diversité des procédés mis en oeuvre selon les cas, l'épuration de l'eau amène toujours avant leur rejet dans le milieu naturel à :

· séparer et éliminer les matières en suspension.

· éliminer la pollution organique, principalement par voie biologique, et, plus récemment les pollutions azotées et phosphorées

Partie

MatérieCs

&

Méthodes

CHAPITRE

N°03

CHAPITRE 3 :

Station d'épuration d'El Kerma

1. Présentation de la zone d'emprunt :

Le bureau d'études français SOGREAH, a été retenu dans le cadre d'un appel d'offres lancé en 2002 pour une étude d'aménagement intégré de la Grande Sebkha d'Oran, celle-ci a été pendant plusieurs années, le milieu récepteur de 84 millions de mètres cubes d'eau dont plus de 52 millions de mètres cubes d'eaux usées provenant des galeries d'assainissement (2) .

L'aménagement de cette zone humide d'importance mondiale a été retenu pour abriter la plus grande station d'épuration du Maghreb vue de l'Afrique en vue de la récupération et du traitement des eaux usées du groupement urbain d'Oran constitué des communes : Oran, Bir El Djir, Es-Sénia, Sidi Chahmi et El Kerma, avec 8 stations de relevage (3).

2. Situation de la STEP :

1' Wilaya : ORAN, Commune : Kerma,

1' Zone géographique : au sud de la wilaya

1' Région hydrographique : au bord de la Sebkha d'Oran

1' Nom de la STEP : Station d'épuration du groupement urbain d'Oran v' Les agglomérations raccordées à la STEP : partie d'Oran, Bir El Djir, Es Sesia et El Kerma

v' Nature des eaux usées : Urbaine

1' État de la STEP : exploitation

La station d'épuration d'el karma se compose de deux directions Wabag (elle fait la réalisation des ouvrages) et le gestionnaire de la STEP avec la direction Hydraulique.

Figure 6 : Plan de masse de la méga station d'épuration à boue activée d'El Karma (Oran) La station se compose de :

1) D'une sale de contrôle : c'est point on ou nous donne une vue générale sur la station. le
schéma synoptique (fig7), qui nous indique sur l'état de fonctionnement de chaque étape de
la station relié aux ordinateurs avec un logiciel de base « wincc ». Si il y a' un problème dans

la station il y aura un signale rouge sur le schéma. la couler jaune : certaines vannes leur apparait sont fermées. la couler verte : les équipements sont ont marche.

Figure 7 : salle de contrôle

2) Laboratoire de la station : des analyses quotidiennes sont réalisés pour deux échantillons. L'eau usées (brute) et l'eau après le traitement.

Désignation	Signification / Méthode de mesure
MES (g ou mg/L) Matières en suspension	Particules retenues par filtration sur 0.45 à 1.2 um, évapo 105°C.
DCO (mgO2/L) Demande Chimique en Oxygène	Quantité d'oxygène consommée par les matières oxydables dans des conditions d'oxydation chimique forte (bichromate de K, H2SO4, catalyseur Ag, ébullition 2H).
DBO5 (mgO2/L) Demande Biologique en Oxygène	Quantité d'oxygène consommée par les bactéries aérobies pour dégrader les composés biodégradables en 5 jours (pollution carbonée essentiellement), à 20°C, dans l'obscurité.
NTK (mgN/L) Azote Total Kjeldahl	Azote réduit (organique et ammoniacal), mesuré après minéralisation et entraînement à la vapeur en présence de soude.
NO3- et NO2- (mgN/L, mg/l) Nitrates et Nitrites	Azote sous forme oxydée.
NGL (mgN/L)	Azote global (somme du NTK, des nitrates et nitrites)
Pt (mgP/L, mg/L) Phosphor total	Phosphore organique, polyphosphates et orthophosphates mesurés après minéralisation.

Tableau 5 : différentes analyses réalisés au laboratoire de la station

3. Alimentation de la station d'El karma :

La ville d'Oran est accordée à un réseau d'assainissement relié à la station de pompage (petite lac). Cette dernière pompe les eaux usées vers la station d'El karma. Malheureusement, pas tous les réseaux d'assainissement d'Oran ne sont pas reliés à la station de pompage.

Il Fondera un débit de Q=270.100 m³ /j pour que la station soit opérationnelle à 100%. Mais, actuellement elle fonctionne avec un débit Q=80.000 m³ /j.

4. Les procédés d'épuration de la station :

Les procédés d'épuration agrès dans la méga station sont :

Le dégrillage (les déchets solides de l'eau) : Les eaux usées passent à travers un tamis de 1cm. Les déchets solides supérieurs à 1 cm sont alors retenus. Lorsque le niveau liquide déclenchement est atteinte, une spirale dégage les matières puis les transportés dans la zone de compactage et d'essorage, elles sont ensuite déversées dans un conteneur et transporté ver la décharge de Sebkha.

Dessablage/déshuilage et bâtiment suppresseurs :

Étape	Objectif	Principe
Dessablage	élimination des graviers, sables et particules minérales lourdes	· décantation statique ou
	(classification) ou stockage en décharge
	· Dessableurs couloirs ou circulaires, avec insufflation d'air ou sans.	Degraissage
séparation des matières grasses et	· Accélération de la
flottantes, qui représentent une	flottaison par insufflation d'air au
fraction de la pollution organique	niveau d'une zone de tranquillité
et peuvent perturber la suite du	· Temps de séjour de 10 à
traitement	15 minutes
	· Évacuation des graisses par raclage
	· Ouvrages circulaires ou longitudinaux, · Souvent un seul ouvrage dessableur-dégraisseur

Décantation primaire (4 bassin de décantation) :

Après avoir dessablée et déshuilée L'eau arrive par un canal ver les bassins de décantation primaires qui a un racleur qui tourne avec une vitesse 1tour chaque 35min. dans ces bassins les matières en suspension tombe au fond du bassin. Elle constitue des boues primaires qui sont évacuantes vers la filière de traitement des boues : l'épaississement primaire.

Bassin d'aération (Traitement biologique) : C'est l'étape du traitement biologique ^quirepose sur l'activité des bactéries. Elles se nourries par les matières organiques, encore

périssent dans l'eau. Ces bactéries sont principalement aérobie et sont cultive a des bassins conspue. Leur rôle est de transformer naturellement la pollution organique et diminue le carbone l'azote et le phosphore contenus dans l'eau.

A cette étape, on éjecte d'air (O2 2mg/l) par des aérateurs de surfaces : turbines lentes, turbines rapides

Décantation secondaire : Après le traitement biologique, l'eau arrive au bassin d'aération vers un décanteur circulaire pour la décantation secondaire. Ce dernier a le même principe que la décantation primaire, contenant à un racleur qui tourne avec une vitesse 1tour chaque 35min.

Dans ces bassins les matières en suspension tombent au fond du bassin. Elles constituent des boues secondaires (actives) et l'eau sort par les conduites de débordement. Concernant les boues évacuées une partie se dirige vers la filière de traitement des boues qui va retourné vers le bassin d'aération, par le principe de la poussée d'Archimède, les boues se dirigent vers le bassin de collecte avec l'eau de bassin de décantation primaire puis vers le bassin d'aérations.

Chloration : Après la décantation secondaire l'eau arrive au bassin de contact, ou on injecte le chlore comme un dernier traitement

Traitement des boues : Après avoir deux types de boues différentes, on passe à leurs traitements. Pour la boue active (secondaire) on utilise une partie pour la retourne au bassin d'aération par le vice d'Archimède. L'autre partie, va se diriger vers l'épaississement mécanique et la boue primaire vers l'épaississement primaire. Ensuite, les deux boues passent dans le bassin homogénéisation ou elles sont mélangées et donnent une boue homogène. Finalement, la boue se dirige vers le digesteur avec une température de 37°. La boue va dégager des gaz qui vont passer pare une conduite vers un gazomètre ou ils seront stockés. Une partie de ces gaz sera utilisée pour des chaudières du digesteur, l'autre partie sera brulée. Après cette étape la boue se dirige vers l'étape de l'épaississement finale puis sera stocké dans des silos. Enfin, la boue va être mélange avec de la chaux pour la rendre plus dure.

Conclusion

Finalement après la visite de la station d'épuration d'El karma, on a constaté malgré que la station n'est pas opérationnel à 100%, et qu'il y a des fois de dysfonctionnement pour diverses raisons. La dépollution reste l'étape et l'objectif principal pour la station.

On peut citer quelques remarques constatées :

- On peut irriguer des terres d'agriculture par les eaux traitées (cas étudié dans le mémoire de licence dirigé par M^m BOUALLA), mais malheureusement ces eaux se dirigent à travers un canal et évacuées vers la sebkha d'Oran.

- On peut utiliser la boue comme des engrais en agriculture ou des dépolluants (cas étudié dans le mémoire de licence dirigé par M^m BOUALLA). Aussi, presque une bonne partie de la boue est rejetée dans la sebkha.

CHAPITRE

N°Q4

Chapitre 4 :

Caractérisation physico- chimique des eaux usées

1. Introduction

Selon la définition de la directive 91/271/CEE, font partie des eaux dites sales les eaux urbaines résiduaires et les eaux industrielles usées. Les eaux urbaines résiduaires sont les eaux ménagères usées, les eaux usées (noires ou grises) qui proviennent des établissements et des lieux de résidence et sont produites essentiellement par les activités ménagères et le métabolisme humain) ou le mélange des eaux ménagères usées avec les eaux industrielles usées et/ou des eaux de ruissellement (Commission européenne, 1991). Les eaux industrielles usées sont toutes les eaux provenant de locaux utilisés à des fins commerciales ou industrielles, autres que les eaux ménagères usées et les eaux de ruissellement (Bliefert et Perraud, 2001).

Rappelons en passant que les eaux usées grises, telles que définies par Eriksson et al. (2002), sont les eaux usées dépourvues de toute composante en provenance des toilettes. Elles correspondent donc aux eaux usées produites dans les salles de bain, les baignoires, les lavabos, les machines à laver et les cuisines, au niveau des maisons d'habitation, des bureaux, des écoles, etc. En général, les eaux grises, dont la fraction totale estimée à 75% du drainage résidentiel (Hansen et Kjellerup, 1994 ; Eriksson et al, 2002), contiennent des niveaux faibles de matières organiques comparés aux eaux noires (eaux usées ordinaires), dans lesquelles sont inclus urine, matières fécales, papier hygiénique...

Les eaux pluviales, elles, sont par définition des précipitations liquides d'eau atmosphérique sous forme de gouttes. Ces eaux contiennent de nombreux contaminants (Valiron et Tabuchi, 1992). Elles renferment également des polluants, des gaz de l'atmosphère à l'état dissous (N2, O2 et surtout CO2), les différentes combinaisons chimiques rencontrées dans l'atmosphère (H2SO4, NaCl au voisinage des côtes, les sels de Ca et Mg, les PO4^3-, etc.) des poussières organiques et des microorganismes (Blanchard et Navarro, 1982).

Par ailleurs, les effluents d'eaux usées des hôpitaux sont d'un registre particulier. Leur rejet dans le réseau d'assainissement communal au même titre que les effluents classiques urbains, sans traitement préalable, pose un important problème environnemental (Leprat, 1998 ; Clin Paris-Nord, 1999 ; Emmanuel, 2004). Leurs différentes sources (rejets domestiques, effluents des salles d'opération, rejets des laboratoires, des services de radiologie, effluents des cafétérias et ceux provenant du nettoyage de la vaisselle) donnent finalement naissance à des rejets liquides hybrides, à la fois domestiques, industriels et très spécifiques des activités de soins et de recherches médicales (Deloffre-Bonnamour, 1995 ; Emmanuel, 2004), marqués toutefois par une importante dilution (Leprat, 1998 ; EPA, 1989 ; Emmanuel, 2004).

2. Mesure des matières polluantes contenues dans les eaux usées :

Trois principaux paramètres mesurent les matières polluantes des eaux usées domestiques :

2.1. Les matières en suspension (MES) : représentent l'ensemble des particules minérales et organiques contenues dans les eaux usées. Elles sont exprimées en mg par litre. Ce sont les matières non dissoutes de diamètre supérieur à 1um contenues dans l'eau. Elles comportent à la fois des éléments minéraux et organiques et décantent spontanément.

2.2. La demande biochimique en oxygène (DBO) : est définie par la quantité d'oxygène consommée par les microorganismes pour assurer la dégradation de la matière organique par voie biologique. Cette mesure donne une approximation de la charge en matières organiques biodégradables d'un rejet urbain. Elle est exprimée en mg d'oxygène par litre. Elle explique la quantité de matières organiques biodégradables présentes dans l'eau. Plus précisément, ce paramètre mesure la quantité d'oxygène nécessaire à la destruction des matières organiques grâce aux phénomènes d'oxydation par voie aérobie. Pour mesurer ce paramètre, on prend comme référence la quantité d'oxygène consommé au bout de cinq jours. C'est la DBO5, demande biochimique en oxygène sur cinq jours.

2.3. La demande chimique en oxygène (DCO) : permet d'apprécier la concentration en matières organiques ou minérales, dissoutes ou en suspension dans l'eau, au travers de la quantité d'oxygène nécessaire à leur oxydation chimique totale. Elle correspond à une estimation de la matière oxydable présente dans l'eau, que la matière soit d'origines minérale ou organique.

Elle est exprimée en mg d'oxygène par litre. Elle représente la teneur totale de l'eau en matières oxydables.

Remarque : il existe une fraction de la matière organique qui est très difficilement, voire non biodégradable ; on la qualifie alors de DCO dure ou réfractaire. Cette fraction de la matière organique génère peu de problèmes en épuration des eaux résiduaires urbaines, ce qui est loin d'être le cas pour les effluents industriels ou mixtes, pour lesquels il est parfois difficile de respecter la réglementation en termes de concentrations limites dans les rejets épurés.

Le rapport DCO/DBO5 donne une première estimation de la biodégradabilité de la matière organique d'un effluent donné ; on convient généralement des limites suivantes :

· DCO/DBO5 < 2 : l'effluent est facilement biodégradable.

· 2 < DCO/DBO5 < 3 : l'effluent est biodégradable avec des souches sélectionnées.

· DCO/DBO5 > 3 : l'effluent n'est pas biodégradable.

En outre, pour être performants, les micro-organismes épurateurs exigent des apports spécifiques en nutriments (DBO5, azote et phosphore) dans les proportions DBO5/N/P = 100/5/1.

En fonction du traitement biologique recherché et des populations bactériennes à favoriser, il convient également de respecter les rapports nutritifs suivants :

· 10 < DCO/N < 60, pour favoriser la dénitrification (transformation de l'azote sous forme de nitrates en azote gazeux).

· 30 < DCO/P < 300, pour favoriser la dé phosphatation (suraccumulation du phosphore par les bactéries).

C'est pourquoi, il peut être nécessaire d'apporter des nutriments à la biomasse (carbone, phosphore, azote) dans le cas où la qualité de l'eau à traiter serait trop éloignée des conditions optimales requises.

Les eaux usées urbaines contenant aussi des contaminants microbiologiques, bactéries, virus pathogènes et parasites, le rejet des eaux usées à proximité de lieux de baignade ou de zone d'élevage de coquillages fait courir un risque pour la santé. Il doit faire l'objet de précautions particulières. Pour quantifier globalement les matières polluantes contenues dans les eaux usées domestiques (et assimilées), on utilise comme unité de mesure l' "équivalent habitant" : EH. La notion d'équivalent habitant est utilisée pour quantifier la pollution émise par une agglomération à partir de la population qui y réside et des autres activités non domestiques. Selon la définition de la directive européenne du 21 mai 1991"relative au traitement des eaux urbaines résiduaires", un équivalent-habitant représente une DBO5 de 60 g d'oxygène par jour. A titre d'exemple, la quantité de matières polluantes produite par Paris représente 13,4 millions d'équivalents-habitants par jour. Cette notion sert aussi à déterminer la capacité de traitement d'une station d'épuration urbaine.

2.4. Les autres facteurs limitant (pH, température, salinité) :

Le pH est un élément important pour l'interprétation de la corrosion dans les canalisations des installations de l'épuration. Il dépend de l'équilibre carbonique et de l'activité photosynthétique des écosystèmes. Le déversement des eaux usées domestiques ou industrielles peut influencer le pH du milieu malgré son pouvoir tampon.

Le développement bactérien est possible dans un intervalle de pH assez large : 5 à 9. Certains procédés biologiques réclament des gammes spécifiques de pH : les bactéries nitrifiantes nécessitent des pH compris entre 7,4 et 9 pour Nitrosomonas, 8,5 et 9,1 pour Nitrobacter ; en revanche, les bactéries déphosphatantes Acinetobacter s'épanouissent davantage avec des pH plus acides, compris entre 6,1 et 7,5. Il faut aussi prendre en compte les modifications pouvant être entraînées par les processus biologiques, certains conduisant à des acidifications, d'autres à des alcalinisations, ce qui peut rendre inutile toute rectification extérieure du pH.

La température est un facteur clé de l'activité biologique. Des températures inférieures à l'optimum ont en général un impact plus important sur le procédé que des températures supérieures à ce même optimum. Une règle, généralement admise, veut que les taux de croissance bactérienne doublent pour chaque incrément de température de 10°C, jusqu'à atteindre la valeur optimale. En fonction des températures optimales, les bactéries sont dites :

· psychrophiles : organismes pouvant vivre jusqu'à des températures de 0°C ;

· mésophiles : organismes dont la croissance est favorisée entre 25 et 40°C ;

· thermophiles : organismes dont la croissance est favorisée à des températures égales ou supérieures à 50°C.

La concentration en sels dissous peut être un élément limitant de la croissance bactérienne (et donc de la biodégradabilité d'un effluent). Certaines bactéries peuvent concentrer des sels jusqu'à 1000 fois par rapport à la concentration du milieu (c'est par exemple le cas du potassium, K+), et manifester une grande résistance à la concentration saline du milieu. Ainsi, selon les espèces, la concentration maximale de NaCl n'entravant pas leur croissance peut varier de 50 à plus de 240 mg/l. Par contre, certains types de bactéries, dites halophiles,

nécessitent du sel pour leur croissance : les concentrations nécessaires en NaCl peuvent varier de 1 à 6% pour les faiblement halophiles, jusqu'à 15 à 30% pour les halophiles extrêmes.

2.5. Azote global (NGl) : quantité totale d'azote (en mg/l) correspondant à l'azote organique (Norg) et ammoniacal (ion ammonium, NH4⁺) et aux formes minérales oxydées de l'azote :

nitrates (NO3^.) et nitrites ( NO2 -). L'analyse de l'ammoniac est réalisée sous un pH élevé par la technique de minéralisation (chauffage et condensation) et un test de colorimétrie.

Le test Kjeldahl consiste à faire subir à un échantillon, un processus de digestion où l'azote organique est transformé en ammoniac. Par conséquent, l'azote Kjeldahl (NTK) représente l'azote organique et ammoniacal. Les formes oxydées (nitrates et nitrites) sont mesurées par colorimétrie.

2.6. Phosphore total (PT) : quantité en (mgP/l) correspondant à la somme du phosphore contenu dans les ortho phosphates, les polyphosphates et le phosphate organique. Le phosphore qui pollue les eaux est en majeure partie sous forme de phospvhates (PO^3- 4).

Typiquement ce composé est déterminé directement par addition d'une substance chimique qui forme un complexe coloré avec le phosphate.

Les teneurs en azote et en phosphore sont également des paramètres très importants, à cause des problèmes d'eutrophisation expliqués plus haut. Cette fragilité du milieu naturel a été prise en compte par la réglementation avec la notion de "zones sensibles".

On pourrait y rajouter des mesures plus spécifiques concernant la présence de toxiques d'origine minérale (mercure, cadmium, plomb, arsenic...) ou organique (composés aromatiques tels que le phénol, PCP...). On trouvera aussi les mesures du Carbone Organique Total (COT), autre mesure de la quantité de matière organique, des Matières Volatiles en Suspension (MVS) qui représentent la partie organique (donc biodégradable) des MES, ou encore des Matières Oxydables (MO). Cette dernière est définie comme:

MO = (2 DBO5 + DCO) / 3

Cette mesure est particulièrement utilisée par les agences de l'Eau pour établir les quantités de matières organiques présentes dans un effluent.

3. Dosages au laboratoire :

3.1. Résultats :

Les paramètres sont mesurés dans le laboratoire de géologie appliquée pour un échantillon d'eau traitée dans la méga station. Les résultats sont résumés dans le tableau suivant et les modes opératoires en annexes.

Paramètre	Unité	Concentration
pH		5,8
La conductivité	ms/cm	3,60
Minéralisation	g/l	1,80
DBO5	mg/l	66,78
DCO	mg/l	172,99
MES	mg/l	25
Nitrate NO3 -	mg/l	94,03
Les matières oxydables (MO)	mg/l	102,19

Remarque : on n'a pas pu avoir le dosage de : Azote global et Phosphore total, par manque de réactifs dans le laboratoire.

3.2. Interprétations :

a) Le pH a oscillé une valeur de est 5,8 (alcalin). Il ne génère a priori aucun danger pour les écosystèmes du bassin de la grande sebkha. Cette dernière valeur se ne retrouve pas dans les limites admissibles (norme algérienne), elle peut accuser un cas de pollution chimique, sans doute accidentel. Quant à tout contrôle jugé nécessaire pour prévenir la pollution, la contamination et les autres risques pouvant mettre en danger l'équilibre biologique du milieu marin".

c) La conductivité électrique est probablement l'une des plus simples et des plus importantes pour le contrôle de la qualité des eaux usées. Elle traduit le degré de minéralisation globale, elle nous renseigne sur le taux de salinité. C'est une expression numérique de la capacité de l'eau à conduire un courant électrique mesurée en milli siemens par centimètre. La valeur de la conductivité enregistrées au niveau des effluents de la ville d'Oran est de 3,60 mS/cm. Ces résultats pourraient être expliqués par le rejet des eaux usées résiduaires des unités industrielles connectées à la STEP.

e) MES : Les effluents de la ville d'Oran sont caractérisés par une concentration en matière en suspension de 25 mg/l. La norme algérienne du rejet dans le milieu récepteur en matières en suspension est de 35 mg/l.

Paramètres globaux :

e) La DCO : Elle varie à travers les stations et les journées de prélèvement. Elle a été estimée à 172,99 mg/l. Ce qui traduirait un regain théorique proportionnel d'oxygène dissous (OD) dans les effluents d'eau de la STEP. Les valeurs moyennes de la DCO sont très largement supérieures à 120 mg/litre, considérée comme valeur limite de rejet direct.

f) La DBO5 et la DCO : représentent les principaux paramètres de qualité habituellement étudiés pour évaluer de façon indirecte la charge organique globale contenue dans une eau usée permettant l'évaluation des matières organiques biodégradables présents dans les eaux. Ainsi, la valeur de la DBO5 est de 66,78 mg/l. cette valeur nous renseigne sur le degré de la très mauvaise qualité des eaux usées des effluents de la ville.

Les nutriments

g) Les nitrates, qui permettent de fournir de l'azote à la plante, sont les plus problématiques. En effet, apportés en excès, ils peuvent avoir plusieurs impacts négatifs sur les cultures: ils entraînent des retards de maturation, une altération de la qualité, etc. Sur le milieu naturel: les nitrates sont les principaux responsables de l'eutrophisation des milieux aquatiques. Quant aux, ils sont de l'ordre de 94,03 mg/l. La comparaison des concentrations enregistrées au niveau de la STEP avec la norme de qualité des eaux destinées à l'irrigation montre que, ces Concentrations sont très supérieures à 50 mg/ l, ce qui permet de déduire que ces effluents ne sont pas acceptables pour l'irrigation des cultures. Outre, cette valeur ne peut caractériser la STEP, puisque elle peut varier selon la journée et la saison.

CONCLUSION

GENERAL

CONCLUSION GENERALE :

Le présent travail s'inscrit dans le cadre d'une réflexion sur « la caractérisation physicochimique, biologique et écotoxicologique des effluents liquides rejetés dans la grande sebkha d'Oran ». Il répond à la nécessité mise en évidence l'évaluation de la pollution générée par l'excès de nutriments (notamment les nitrates et les phosphates) déversés dans le milieu récepteur.

La revue de littérature clarifie la problématique des eaux usées urbaines, liée aux déséquilibres des cycles biogéochimiques et aux perturbations des écosystèmes aquatiques du bassin sebkha d'Oran. Elle présente également certaines lois, directives et normes relatives à l'environnement qui devraient être d'application restrictive, sinon servir de cadre de références dans la perspective d'une meilleure gestion des ressources naturelles.

Les paramètres de l'étude ont été caractérisés suivant un scénario qui dresse une analyse générale de la situation, prenant en compte des seuils relativement plus ouverts, en particulier ceux proposés par la norme algérienne. Alors, le danger ne semble être écarté par rapport aux nitrates dont les concentrations moyennes de 94,03 mg/l.

A côté d'autres processus perturbateurs (raréfaction de l'OD par la DCO, conditions d'anoxie par la nitrification lente et la DBO5...) qui peuvent se manifester au niveau du bassin, l'eutrophisation anthropique a clairement été mise en évidence. Les teneurs en nitrates qui permettent d'éviter l'eutrophisation sont beaucoup plus basses ; le phénomène pouvant en effet se déclencher dès 1 mg/l (Miquel, 2003). Nous aurions tendance à conclure par l'absolu et de manière trop hâtive que le danger de dystrophisation lié aux nitrates n'est pas écarté. Dans ce cas, l'épuration des eaux usées brutes est indispensable pour limiter les impacts potentiels d'une telle activité sur l'environnement et la santé des producteurs et consommateurs.

Le rapport DCO/DBO5 est de l'ordre de 2,6 > 3 : l'effluent n'est pas biodégradable.

Les conséquences se traduisent par des catastrophes écologiques (perturbations dans les cycles des nutriments, déséquilibre biologique, disparition à terme de la faune aquatique) et leurs corollaires socio-économiques (dégradation de la pêcherie, pauvreté, malnutrition, problèmes de santé...).

Les matières oxydables (MO)

Les paramètres physico-chimiques majeurs des eaux usées de la ville de Mechraa Belksiri dépassent relativement les valeurs limites générales des rejets directs et indirects dans le milieu récepteur. D'après l'évaluation de degré de pollution organique, on peut constater que l'ensemble des paramètres étudiés (en particulier la DBO5, la DCO et la MES) situent les eaux usées des de la ville d'Oran dans la tranche de concentration moyenne à élevée.

Ainsi, nous reformulons l'urgente nécessité de traiter les eaux usées avant leur déversement dans le milieu naturel, conformément aux lois cadre et normes établies aux niveaux national et international. Donc certaines étapes de traitement restent à franchir.

PERSPECTIVE

Perspectives

La conception des stations d'épuration nécessite une parfaite connaissance des caractéristiques biologiques et physico-chimiques des effluents, surtout s'ils comportent une part d'effluents industriels pouvant inhiber la biodégradation des charges polluantes par les micro-organismes.

Au delà de sa portée scientifique, sa pertinence et sa rigueur méthodologique, ce travail ne prétend pas à l'épuisement de toute la connaissance sur les multiples formes chimiques pour la caractérisation physico-chimique des eaux usées. La complexité de la problématique de la dégradation, impose pour sa compréhension, la nécessité de poursuivre la recherche par :

§ La caractérisation des composés du souffre qui sont très toxiques pour les organismes aquatiques ;

§ L'étude des micropolluants ;

§ L'évaluation des risques générés par les sédiments ;

§ L'écotoxicologie du bassin versant, approche pluridisciplinaire qui devra considérer tous ces paramètres préalablement étudiés, des essais sur des outils biologiques (bactéries, crustacés, poissons...), des paramètres économiques et sociologiques : les activités agricoles (calendrier et pratiques culturaux), commerciales et industrielles (composition des inputs et outputs), enquêtes sur les ménages (comportement, produits consommés...).

Anne_xe

Annexe 1 : Filière d'épuration des eaux résiduaires

Annexe 2 : Mode opératoire

Mode opératoire dosage DBO5 :

Le procédé est de mettre :

- prendre une prise de 432 ml : eau usée dans une bouteille de l'appareil DBO (prise de 97ml d'échantillon avant le traitement et une dose de 432 ml après le traitement dans la station d'épuration). -ajouter une quantité de KOH dans le bouchon de la bouteille. Le rôle de ce réactif est absorbé le CO2 dégagé lors de l'oxydation de la matière organique.

-fermer la bouteille est la mettre dans l'appareil DBO (TS 606/2/WTW) à 20° pendant 5 jours.

-prendre la lecture sur le tableau gradué trouvant.

-multiplier la lecture par un coefficient de : 20 en cas de prise de 97ml d'échantillon et par 1 pour les autres prises.

Mode opératoire dosage DCO :

- prendre une prise de 2,5 ml de l'échantillon dans une éprouvette contenant divers réactifs Conçu pour réaliser ce type d'essai.

> Acide sulfurique H2SO4.

> Bichromate de potassium K2Cr2O7

> Sulfate de mercure HgSO4.

> Sulfate d'argent Ag2SO4.

On choisi une gamme de : 300-3500 mg/l pour des échantillons non traités et 0- 150 mg/l pour des échantillons traités.

-chauffer l'ensemble dans un appareil chauffant (Thermoreaktor SR 3000) à 148°C pendant 2 heures.

-laisser refroidir.

-pour l'étalonnage de l'appareil (Photolab S6), on met un réacteur spécial et régler l'onde de mesure à : 600 nm et 420 nm pour une prise d'essai traité.

-placer l'échantillon après être refroidi et prendre la lecture.

Mode opératoire dosage matière en suspension :

MES = ((P2-P1)* 100) / V Résultats :

Tare +papier filtre (P1)	129,41 g
Tare+papier filtre+l'échenillant après l'étuvage (avant)	129,59 g
Tare+papier filtre+l'échenillant après l'étuvage (P2)	128,34 g
Volume de prise d'essai	50ml
MES	25g/l

Mode opératoire dosage des nitrates :

Principe :

Les nitrates sont réduits en nitratés par une solution d'hydrogène en milieu alcalin et en présence de sulfate de cuivre comme catalyseur les nitrates obtenus sont alors dosées par colorimètre diazotation avec l'acide sulfanilique et copulation avec l'alpha-naphtylamine on mesure la densité du colorant ainsi formé à 520n .m.

Réactifs :

Solution de réserve :

- Solution de soude 1M, soit 40 g/l.

- Solution de sulfate de cuivre : 2.6 g/l de CuSo4 5h20. Additionnée de 40ml/L d'acide sulfurique 1N.

- Solution d'hydrazine 0.1 M. soit 13g/l de NH2 M2 So4, (conserver en flacon brun bien bouché).

- Solution d'acide sulfanilique (conserver en flacon brun)

Acide sulfanilique H2N SO3 6g

Acide chlorhydrique concentré 200 ml

Eau Q.S.P

- Solution naphtylamine (conserver en flacon brun)

naphtylamine 6g

Acide chlorhydrique concentré 40 ml

Eau Q.S.P 1l

Verser la poudre dans l'eau froide, en agitant ajouter quelques ml d'acide chlorhydrique. Achever la dissolution en chauffant très légèrement. Verser en suite le reste d'acide et compléter à 1l avec l'eau. Filtrer la solution

- Solution à E.D.T.A à 5g/l

Destinée à complexer le fer et les mettant lourds qui peuvent provoquer des interférences - Solution d'acétate de sodium à 272 g/l de NaCOO-CH3, 3H2

- Solution de nitrates de sodium 1g/l de nitrates NO3

Dessoudure 1.631 g de nitrates de Na⁺ bien séché en dessiccateur et compléter a 1l avec l'eau bi-permutée.

Solution de travail :

a) Mélanger réducteur : préparer au moment de l'emploi - Solution de sulfate de cuivre 25 ml

- Solution d'hydrazine 25 ml de soude NaOH

- Eau Q.S.P 1L

b) Mélange colorant (conserver en flacon brun) - Acétone 10ml

- solution d'acide sulfanilique 20ml

- solution d'E.D.T.A 20ml

- solution d'acétate 20 ml

- solution d'alpha-naphtylamine 20 ml

- eau Q.S.P 1L.

Ajouter l'alpha-naphtylamine en dernier et après débilitions pour éviter la formation d'un précipité, blanc laiteux

c) solution de soude 0.05 M

Diluer 20 fois la solution de réserve 1M soit 50 ml/l

Mode opératoire :

Dans un erlenyer de 100ml ou mieux dans un flacon en verre brun de 100ml introduire: - prise d'essai 1ml

- solution de soude 0.05 M=5ml

- mélange réducteur 5ml

Mélanger âpres chaque édition et attendre 1 heure avant d'ajouter : mélange colorant 40ml laisser la coloration se développer à l'obscurités pendant 1/2 heure mesurer sa densité, au colorimètre à 520n.m de passage au colorimètre nécessité en générale en transvasement de la solution colorée dans un tube à essai ou dans un pilulier, plus ou moins transparent à la lumière , cette opération ne doit intervenir que juste avant la mesure optique afin que la solution soit exposée un minimum de temps à la lumière à la que elle st très sensibles la réduction de nitrates est partielle et varie avec le temps et les température il imposé donc que la mesure des échantillons soit toujours accompagnées d'une mesure des solutions étalons traités dans les mêmes conditions.

Solution étalon :

N	N de solution de nitrates Na 1g/l diluer à 100m l	Conc (mg/l)	ABS
T	0.2	0	0.026
1	0.5	5	0.032
2	1	10	0.222
3	2	20	0.224
4	4	40	0.286
5	6	60	0.583
6	8	80	0.592

Courbe d'étalonnage :

0 20 40 60 80

Y Axis Title

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,0

ABS = 0,05661 + 0,0073 * Conc R= 0,95588

X Axis Title

Absorbance de l'échantillon était de : 0.743

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