Le choix entre ces deux options est limité par des
contraintes techniques : il faut évidemment pour des raisons de
fonctionnement correct que les égouts puissent grâce à leur
perte et pour les débits normaux qu'ils évacuent, assurer un auto
curage les débarrassant des dépôts formés lors des
débits minima.
Cette condition d'auto curage impose pour chaque perte d'un
égout un débit minimum permettant une vitesse suffisante pour
reprendre les dépôts. Les débits correspondent pour le
diamètre minimum d'un égout (0,20 m) et pour les pentes
généralement observées sont tels que seules les zones
urbaines où les consommations individuelles sont au moins de l'ordre de
40 à 50 litres/jour/ habitant peuvent être assainies par des
réseaux collectifs.
Une autre condition doit être remplie pour des raisons
d'entretien du réseau de collecte des eaux usées qui est toujours
réalisé sous les voiries, c'est que la desserte de ces voiries et
leur état permettent le passage des équipes d'intervention.
La voirie doit être définitive en emplacement, ce
qui limite ce système aux quartiers où l'urbanisme a fixé
définitivement les tracés, et où la desserte des lots est
totalement assurée.
Un réseau collectif égout ne peut donc
être envisagé que dans les zones où deux conditions sont
simultanément remplies :
- Une consommation minimale par habitant/jour de 40 litres.
- Un plan d'urbanisme arrêté.
Cela réduit donc beaucoup les zones possibles dans les
villes du Bénin au moins dans l'immédiat.
Les deux conditions remplies, le choix est alors de nature
économique.
En effet, rapporté à l'usager, le coût
d'un réseau d'assainissement varie en sens inverse de la densité
de l'habitat car le nombre des antennes de desserte nécessaires
s'accroît, par contre le coût de l'assainissement individuel qui ne
nécessite aucun réseau est indépendant de cette
densité.
Le seuil où l'assainissement collectif est moins
coûteux varie suivant les conditions locales de 20 à 50 habitants.
De plus, l'assainissement individuel avec fosse septique n'est pas toujours
possible, la perméabilité du sol et la présence de nappe
phréatique doivent s'y prêter.
A Cotonou, la nappe phréatique est très peu
profonde. Ceci constitue un danger public si nous optons pour l'assainissement
individuel. Le tableau 3 en annexe présente les avantages et
inconvénients comparés des deux systèmes.
III- Le choix technologique suggéré
à la SONEB : L'assainissement collectif.
L'assainissement collectif consiste à collecter
ensemble dans un secteur donné toutes les eaux usées en y
adjoignant ou non les eaux pluviales. Sont exclus néanmoins de ce
dispositif certaines eaux industrielles.
Les différents systèmes
possibles
Il est préféré d'utiliser dans le
cas du séparatif un égout enterré car il sécurise
plus le système.
1.) Le choix entre séparatif et
unitaire
Il se pose quand on opte pour l'assainissement collectif. Le
tableau 4 en annexe donne une première approche des choix possibles
tenant compte de la topographie du site, du standing, de la vocation du
quartier et des aspects sanitaires. On remarquera aussi que, si le quartier est
éloigné de la station d'épuration, le séparatif est
plus avantageux car il permet de réduire les linéaires. Si le
quartier à équiper se trouve en amont d'une zone
équipée en séparatif, ce système est
préférable. Pour les autres configurations, les choix restent
ouverts. Enfin, si le système d'entretien n'est pas efficace et
épisodique, le séparatif est également
conseillé.
D'autres considérations de type économique
peuvent également orienter le choix.
On notera enfin que le système pseudo séparatif
(ou mixte) peut être intéressant dans les zones situées en
amont si le ruissellement des eaux pluviales ne nécessite pas la
réalisation d'un collecteur. Il permet enfin d'aider à l'auto
curage.
Le choix entre le système séparatif et unitaire
nécessitera une étude au cas par cas en tenant compte du relief
de chaque grande ville.
2.) Le modèle de réseau pour la
ville de Cotonou.
a.) La collecte des eaux usées
Le réseau d'assainissement des eaux usées d'une
agglomération a pour fonction de collecter ces eaux pour les conduire
à une station d'épuration.
La collecte s'effectue par l'évacuation des eaux
usées domestiques (et éventuellement industrielles) dans les
canalisations d'un réseau d'assainissement appelées aussi
collecteurs. Le transport des eaux usées dans les collecteurs se fait en
général par gravité, c'est à dire sous l'effet de
leur poids. Il peut parfois s'effectuer par refoulement, sous pression ou sous
dépression. C'est ce type de transport que nous proposons pour la ville
de Cotonou à cause du relief plat qui ne facilite pas un transport par
gravité. Les canalisations seront en ciment, parfois en fonte ou en PVC,
plus rarement en grès ou en acier. Lorsque la configuration du terrain
ne permettra pas un écoulement satisfaisant des eaux collectées,
on aura recours au pompage ou aux stations de relèvement pour faciliter
leur acheminement. La protection du réseau contre l'encrassement et la
corrosion sera assurée en premier lieu par le pré traitement de
certaines eaux industrielles avant leur rejet dans le réseau. Divers
ouvrages en amont, le protègent contre l'intrusion de matières
indésirables : citons "les boîtes à graisse" sur les
branchements des restaurants ou les séparateurs à hydrocarbure
dans les stations services ou dans les aéroports.
La France par exemple possède 180000 km de
canalisations et 21500 communes ont un réseau de collecte des eaux
usées. 79 % de la population est ainsi raccordée. Les eaux
usées sont recueillies dans le réseau qui les entraîne
jusqu'à l'usine de dépollution où elles sont ensuite
"nettoyées". Mais une partie des eaux usées de cette population
n'arrive pas jusqu'aux usines de dépollution (station
d'épuration). Les réseaux parfois anciens peuvent connaître
des fuites, et des efforts restent à faire en matière de
collecte.
Pour protéger le réseau de collecte contre
l'encrassement et l'usure et protéger les stations d'épuration de
l'arrivée de polluants qu'elles ne pourraient pas bien traiter,
certaines eaux industrielles sont prétraitées avant leur rejet.
L'ensemble des installations qui récupèrent les eaux usées
et les emmènent à la station d'épuration est
régulièrement et rigoureusement entretenu par les professionnels
du service d'assainissement.
La collecte des eaux usées dans la ville de Cotonou
sera faite secteur par secteur.
Le secteur 1 regroupera les habitations
modernes situées dans les quartiers résidentiels de Cotonou tels
que Haie-Vive, patte d'oie, zone des ambassades.
Le secteur 2 regroupera les habitations
populaires situées dans beaucoup de quartiers de Cotonou
(Gbégamey, Vèdoko, Sainte Rita, Sikècodji,
Cadjèhoun, Fidjrossè et autres).
Le secteur 3 regroupera la zone industrielle
(Ganhi, l'Hopital CNHU, les grands marchés de Cotonou, la SOBEBRA et
autres entreprises grandes productrices d'eaux usées).
Une étude de faisabilité est indispensable
à court terme pour étudier les plans de lotissement et
d'urbanisation de ces secteurs ci-dessus cités et un projet pilote
d'expérimentation doit être envisagé à court
terme.
b.) Les techniques d'épuration des eaux
usées
q Le système classique
Le principe de base de l'épuration des eaux
usées consiste d'une part à retenir et transformer les
matières nocives en produits inertes et inoffensifs, et d'autre part
à obtenir finalement un effluent épuré à divers
niveaux d'efficacité rejeté dans la nature.
L'évolution des eaux usées brutes vers un
effluent épuré s'opère en passant par divers stades ou
filières qui constituent des traitements successifs.
Ces traitements se distinguent en fonction du degré
d'épuration recherché et d'après les moyens techniques mis
en oeuvre.
Le tableau 5 en annexe indique les différents
procédées classiques du traitement des eaux usées ainsi
que les objectifs recherchés.
Le schéma ci dessous illustre les composantes d'un
poste de pré traitement des eaux usées en tète d'une
station d'épuration.
 Les ouvrages de traitement sont au nombre de quatre :
Ä Les lits bactériens
Le principe d'épuration utilisé s'inspire des
méthodes mises à l'épreuve dans l'épuration par le
sol. Toutefois, afin de diminuer les surfaces nécessaires
l'aération a été améliorée en utilisant des
matériaux de dimensions supérieures ; de ce fait, elle a
lieu dans la masse des lits et non seulement en surface. Il existe deux types
de lits bactériens à savoir : les lits à faibles
charge dont la charge hydraulique admise est 3,7 m3/m2/j
et dont la charge organique est de 0,2 kg de
DBO5/m2/j.
Ä Les stations d'épuration à disque
biologique :
Elles sont une variante des stations d'épuration
à lits bactériens.
Les percolateurs rotatifs se composent de disques circulaires
de 2 m de diamètre, en matière plastique. A partir de ces disques
rangés côte à côte sur un axe horizontal, avec
espacement de 20 mm, il est constitué des cylindres variant de 1 m
à 6 m de longueur, cette dernière étant
déterminée en fonction de la charge organique de la station. Les
cylindres sont suspendus dans les cuvettes semi-circulaires et mis en rotation
lente (1 à 3 tours par minute).
Les eaux sont admises dans lesdites cuvettes après
décantation et il se forme une culture biologique, riche en
bactéries aérobies, sur les disques biologiques. Lors de
l'immersion, les bactéries absorbent les matières organiques,
alors que lors de l'immersion, elles se saturent d'oxygène. Les eaux
sont dirigées vers un décanteur secondaire, les boues
déposées étant re-circulées en tête de
station.
Ä L'épuration biologique par boues
activées
Dans ce procédé, les effluents
biodégradables sont mis en contact pendant un temps suffisamment long
avec les amas biologiques floculés maintenus en suspension et en
agitation au sein du liquide traité de façon à assurer un
contact intime avec toutes les parties de l'effluent.
De surcroît, ces amas biologiques (boues
activées) sont renouvelés en permanence par une circulation
continue.Le processus est aérobie et la présence en
quantité suffisante d'oxygène est indispensable.
Ä L'épuration en bassins de
stabilisation
Il s'agit d'un système de bassins exposés
à l'air libre et destinés au traitement biologique des eaux. Ils
stimulent l'action auto épuratrice des rivières et surtout des
étangs. On obtient l'épuration par des bactéries
aérobies qui utilisent l'oxygène pour désagréger
les matières organiques.
Les deux facteurs essentiels sont, en dehors de la
présence des algues et des bactéries dont l'action est
conjuguée, le temps de séjour et l'exposition à l'air et
à la lumière.
Ces bassins portent des noms variés :
étangs d'oxydation, lagune, étangs.
Ä Epuration des eaux usées par
macrophytes
Les principes du lagunage à macrophytes sont
basés sur la combinaison des phénomènes biologiques
rencontrés dans les bassins de lagunage et des cycles des quatre (04)
éléments majeurs de la matière organique à
savoir : le carbone (C), l'azote (N), le phosphore (P) et le soufre
(S).
Le lagunage à macrophytes s'effectue dans des bassins
étanches où l'on cultive des plantes aquatiques enracinées
ou flottantes.
En effet, les eaux usées à traiter arrivent
à une extrémité du décanteur digesteur et
ressortent par trop plein dans le bassin suivant. Les matières
flottantes s'accumulent à la surface du liquide et provoquent la
formation d'une croûte semi solide qui empêche l'oxygène de
l'air de pénétrer.
Au sein du décanteur digesteur s'effectue la
fermentation anaérobie qui se traduit non seulement par la production du
bio gaz (le méthane, l'hydrogène sulfuré, etc.) dont les
bulles adhèrent aux particules en suspension qui remontent en surface
(par floculation), mais aussi par la formation de boue de surface dont la
faible quantité ne gène pas la croissance des macrophytes.
Cette fermentation anaérobie initiée dans le
décanteur se poursuit et conduit aux phénomènes
suivants :
- remontée des matières en suspension vers la
surface du plan d'eau.
- digestion des matières organiques par les
décomposeurs animaux (bactérie en l'occurrence) anaérobies
et aérobies.
- absorption des sels minéraux et fixation des
matières en suspension par les plantes aquatiques.
Les systèmes d'épuration des eaux usées
peuvent être uniquement composés de bassins à macrophytes
ou d'un ensemble de bassins dont ceux à macrophytes. Dans le dernier
cas, les bassins à macrophytes sont utilisés comme des bassins
facultatifs et de maturation si l'on veut éviter le développement
excessif des algues.
Quoique les algues soient vitales pour l'épuration
efficace par les bassins facultatifs et de maturation, leur élimination
de l'effluent final devrait réduire de manière significative la
DBO5 et la concentration de matières en suspension. De plus, une forte
concentration d'algue dégrade aussi la qualité du milieu
récepteur en relâchant de considérables quantités de
phosphore et azote qui, lorsqu'elles pourrissent, accélèrent le
processus d'eutrophisation. L'utilisation des bassins à macrophytes a
été basée sur l'idée selon laquelle en faisant
pousser de grandes plantes d'eau dans le dernier bassin de la série, la
dense voûte de feuillage formée à la surface du bassin ou
au-dessus ombragera les algues, réduisant ainsi leur concentration dans
l'effluent final et améliorant ainsi sa qualité. Cette technique
relativement simple, si elle est appliquée avec succès,
évite d'utiliser des techniques d'élimination mécaniques
et chimiques des algues, chères et compliquées. Comme
conséquence de leur propre métabolisme, les macrophytes
éliminent également les nutriments inorganiques (N, P) du
bassin.
A l'issu, de cette technique peu coûteuse, l'eau
épurée peut être utilisée à d'autres fins
telles que l'agriculture, l'aquaculture, l'arrosage des espaces verts.Notons
enfin qu'il existe deux types de bassin à macrophytes à
savoir :
Les bassins à macrophytes enracinés et
Les bassins à macrophytes flottant.
Cette technique d'épuration par macrophytes
présentent des inconvénients car ils constituent des nids de
moustiques et de plus l'utilisation de macrophytes non locales comporte des
risques .Si comme c'est arrivé avec Eichhornia, on les retrouve en
dehors des bassins, alors elles peuvent avoir un effet nuisible sur
l'écologie et la qualité de l'environnement. Les plantes
aquatiques cultivées dans ces bassins sont :
Cyperus papyrus, Eichhornia crassipes, Pistia
stratiotes, et Ipomea aquatica.
Les résultats d'analyses des eaux brutes et des
effluents de ces bassins sont présentés dans le tableau 6 en
annexe. En effet, les modèles proposés pour les bassins
à macrophytes, que ce soient les plantes enracinées ou
flottantes, ont été suffisamment évalués pour
admettre une certaine efficacité de l'opération à long
terme ; les exemples du collège Père Aupiais et de CTOM en
disent long. Les données recueillis préviennent que les
deux types de bassin à macrophytes nécessitent
considérablement plus de maintenance que les bassins conventionnels pour
préserver une certaine qualité de l'effluent. D'autre part, en
raison du pH bas dans les bassins à macrophytes, l'élimination
des pathogènes est moindre que dans les bassins de maturation, et
également lorsque l'écologie du milieu exige un degré
important d'élimination d'algues et de nutriments.
Ä Technique d'épuration des eaux
usées domestiques par microphytes.
Les microphytes sont des plantes microscopiques autrement dit
des végétaux unicellulaires extrêmement importants du point
de vue de l'épuration biologique. Ce sont des algues bleues, vertes,
brunes et les euglènes. Selon la saison et selon les paramètres
du milieu certaines familles se développent plus que d'autres.
Le principe de la dégradation de la matière
organique contenue dans les eaux usées repose sur une chaîne
alimentaire de micro-organismes.
La biodégradation est essentiellement le fait des
bactéries et il n'y a pas de preuve que les algues y participent.
Ainsi, les bactéries épuratrices absorbent la
matière organique et rejettent des substances minérales et des
gaz, en particulier le gaz carbonique.
Les plantes microscopiques en présence de la
lumière grâce à leur activité
photosynthétique due à la chlorophylle continue dans leur
tissu, utilisent les substances minérales et le gaz carbonique
rejetés par les bactéries pour édifier leur matière
et évacuer de l'oxygène.
L'épuration est rendue complète par l'action des
zooplanctons, faune microscopique se nourrissant de bactéries, de
phytoplancton, de matière organique et parfois même de larves
germes de contamination fécale (coliformes et streptocoques
fécaux) indicateurs de pollution microbienne. Signalons que les virus ne
sont pas éliminés. L'assainissement des eaux usées a donc
lieu selon la chaîne trophique suivante :
Bactérie
Phytoplancton
Zooplancton
Cette technologique stimule et amplifie l'auto
épuration des étangs ou des lacs. Il s'agit d'un système
de bassins exposés à l'air libre et destinés au traitement
des eaux usées. Néanmoins, il y a des facteurs à prendre
en compte dans la construction des bassins à lagunage. Ces facteurs
sont : les effluents à traiter, les facteurs climatiques et le
milieu récepteur :
Nous pouvons recommander cette technologie d'épuration
à la SONEB car cette technologie est en voie d'être
maîtrisée. D'un coût d'installation relativement faible.
Le lagunage nécessite cependant un grand espace et un
suivi rigoureux des installations. Son avantage majeur, consiste en
l'élimination des germes pathogènes et des risques
d'eutrophisation.
Le lagunage à microphytes participe également
à l'amélioration du cadre de vie, à la sauvegarde des
ressources en eaux existantes et l'approvisionnement en eaux des
périmètres agricoles.
Eu égard à tout ce qui précède et
conscient du fait que la ville de Cotonou ne dispose plus d'espace disponible
pour accueillir les installations d'épuration, il est
préférable que la SONEB envisage acquérir des domaines le
long de la mer à l'Est de Cotonou auprès de la
municipalité afin d'implanter ses installations et de pouvoir
déverser aisément les eaux épurées dans la mer.
De façon pratique et en se basant sur les avantages et
les coûts des technologies, elle pourra choisir entre la technologie
classique d'épuration et l'épuration par microphytes.
3-2 Analyse des résultats
L'analyse des résultats se fera à trois
niveaux :
1er Niveau : contrairement
à certains pays où l'Etat s'engage dans la lutte contre la
pollution à travers son appui aux projets de l'assainissement des eaux
usées, au Bénin l'importance de la nécessité de
faire l'assainissement des eaux usées une priorité est
méconnue par nos autorités politico administratives. Ceci
s'explique par la non application des textes juridiques existant dans le
domaine de l'assainissement des eaux usées domestiques.
2ème Niveau : Lorsque
nous comparons le taux de couverture en matière d'évacuation des
eaux usées au Bénin (1,9% environ) à ceux d'autres pays
comme le Sénégal (29%) et la Tunisie (65%), on se rend compte
aisément que beaucoup de choses restent à faire dans ce
domaine.
3ème Niveau : Lorsque
nous comparons les données issues da l'analyse des paramètres
physico-chimiques, organiques, minéraux et bactériologiques des
eaux brutes des bassins du Collège père Aupiais et ceux du CTOM
de Tohouè à celle recommandée par le décret N°
2001-109 du 04 Avril 2001 fixant les normes de qualité des eaux
résiduaires en République du Bénin, nous constatons de
façon générale que les eaux usées domestiques sont
vraiment polluées au Bénin. Les eaux usées
domestiques en provenance des grandes villes du Bénin avec leurs taux de
polluants largement au-dessus des normes prescrites constituent de
véritables dangers pour les écosystèmes aquatiques d'une
part et pour la nappe phréatique d'autre part dans les régions
comme Cotonou.
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