Memoire Online - Circuit de traitement des eaux usees de l'usine centrale de Kwilu Ngongo au Kongo central

Le domaine hydraulique nous intéresse au premier chef compte tenu de son utilité dans divers usines et industries. Nous voyons ici les implications directes ou indirectes dans le vaste chantier de la construction du pays. De même, étant donné que le circuit de traitement des eaux usées avant rejet dans le milieu naturel s'avère être indispensable pour l'humanité de nos jours.

Voilà ce qui explique notre motivation. Ainsi nous nous sommes résolus dans le cadre de ce travail de fin de cycle, d'approfondir notre connaissance acquise tout au long de notre formation à l'Institut Supérieur Pédagogique et Technique de Kinshasa ISPT-KIN en sigle un peu plus dans ce domaine que nous aimons bien et de pouvoir maximiser notre chance de trouver du travail dans ce domaine.

Comme on le sait pertinemment bien, sans l'eau, pas de vie. Elle est repartie sur une très grande étendue de la planète terre. Etant considéré comme un trésor pour l'homme dans ses diverses activités voire même la vie des végétaux et des animaux, elle est sans aucun doute un constituant nécessaire.

A ce titre, et compte tenu de son importance, reconnaissons que toutes les entreprises de façon générale ont besoin de l'eau pour leur bon fonctionnement, tout comme l'usine de Kwilu-Ngongo. A titre d'exemple on peut citer les industries agroalimentaires, les usines hydrauliques, les laveries minérales, etc.

L'eau qui coule est ordinairement saine, la pollution de l'eau est presque toujours due aux activités humaines, même si cette pollution est parfois accidentelle. La principale conséquence de la pollution de l'eau est une diminution de la quantité et de la qualité de l'eau potable que l'homme utilise. Et cette pollution de l'eau peut avoir de graves conséquences sur la santé de l'homme. Les maladies liées à la contamination de l'eau représentent une charge considérable pour l'humanité.

Face à l'accroissement de la pollution des eaux usées rejetées dans le milieu naturel, responsables des maladies qui provoquent la réduction de l'espérance de vie de l'homme sur la terre, les difficultés de traitement de ces eaux augmentent aussi car les produits artificiels générés par les scientifiques ne sont pas toujours biodégradables. Aujourd'hui, on ne peut nullement s'en passer. Cependant une question mérite d'être posée :

Toutes les eaux usées qui influent le milieu naturel et qui constituent beaucoup des sources de maladies faut-il les laisser dans notre environnement ? Que devons-nous faire ? Et comme dans la plupart des pays il n'y a pas de services de suivi ou de surveillance épidémique efficace pour la protection de la santé des populations, comment peut-on agir à ce stade ?

Depuis un certain temps, la compagnie sucrière de Kwilu-Ngongo occupe une place importante dans la réalisation budgétaire de notre pays grâce à sa production, nous osons croire que cela a un effet positif sur la vie sociale et économique des habitants du Congo.

Dans la cité de Kwilu-Ngongo où nous avons mené notre étude, le besoin de l'eau qui coule n'a cessé d'augmenter du jour au jour pour les habitants. Certes, l'usine de Kwilu-Ngongo devrait penser réhabiliter leur circuit de traitement de ces eaux usées avant rejet dans le milieu naturel pour éviter la pollution, les maladies qui peuvent ruiner la vie des habitants. C'est par là que nous avons proposé la réhabilitation du circuit de traitement des eaux usées de l'usine de Kwilu-Ngongo au Kongo Central.

Le but poursuivi dans ce travail est d'équiper notre bibliothèque de l'institut supérieur pédagogique et technique (ISPT) en sigle sur le plan théorique et descriptif d'un document de référence sur le traitement des eaux usées provenant des circuits industriels.

L'objectif général de ce travail est d'attirer l'attention des étudiants qui seront appelés à oeuvre dans ce domaine sur le traitement des eaux usées.

Nous allons donc dans ce travail proposer à l'usine de Kwilu-Ngongo au Kongocentral de réhabiliter son circuit de traitement des eaux usées avant rejet dans le milieu naturel enfin de résoudre les problèmes dus à la pollution de l'eau qui coule naturellement car ce sont ces eaux que les habitants utilisent dans leurs maisons pour les travaux ménagers, le nettoyage corporel, ainsi la pollution de l'eau dans cette région sera réduite.

Pour arriver à bien élaborer ce travail, nous avons utilisé plusieurs méthodes et techniques de recherche qui nous permettront de définir quelques concepts de base ayant trait à notre sujet, il s'agit de:

Elle nous a permis de retracer l'historique et l'évolution du circuit actuel de traitement des eaux usées de l'usine de Kwilu-Ngongo

Elle nous a permis de consulter les ouvrages, les travaux de fin d'études et les notes de cours en rapport avec le sujet. Nous avons aussi consulté l'internet et nous avons fait une descente dans le village concerné afin de procéder à des interviews (enquêtes sur terrain)

Cette méthode nous a permis de recueillir les informations relatives à notre sujet auprès des responsables en charge de ce département.

Pour être plus bref et compte tenu du volume de la matière, nous n'allons nullement concevoir ou installer un système de traitement d'eaux usées pour la compagnie sucrière de Kwilu-Ngongo, mais nous nous limitons ici à la description de traitement des eaux usées de l'usine de Kwilu-Ngongo et nous voulons simplement faire ressortir les paramètres utiles, les mécanismes saillants pour réduire les quantités des eaux usées dans lacité de Kwilu-Ngongo au Kongo Central.

Hormis l'introduction et la conclusion générale, notre travail se subdivise en trois chapitres à savoir :

ü Le second chapitre présent la généralité sur la compagnie sucrière de Kwilu-Ngongo;

ü Le dernier chapitre traite la réhabilitation du circuit de traitement des eaux usées de l'usine de Kwilu-Ngongo.

CHAPITRE I : THEORIE GENERALE DES EAUX USEES

I.0. PREAMBULE

L'eau usée est le synonyme de l'eau résiduaire. L'utilisation des eaux engendre un nouveau produit appelé effluent ou eau usée. Les problèmes liés aux eaux usées sont aussi anciens que ces eaux elles même et ils s'aggravent suivant la croissance démographique, l'amélioration de la qualité de vie des populations et le développement des activités industrielles.

Conserver nos habitudes actuelles revient à favoriser l'aggravation des négligences qui sont déjà considérables. D'après les estimations, bien plus de 80 % des eaux usées à travers le monde (plus de 95 % dans certains pays en développement) sont rejetées dans l'environnement sans traitement. Les conséquences sont alarmantes. La pollution de l'eau s'aggrave dans la plupart des fleuves d'Afrique, d'Asie et d'Amérique Latine. En 2012, plus de 800 000 décès à travers le monde étaient causés par une eau potable contaminée, des installations de lavage de mains inadéquates et des services d'assainissement inappropriés. Dans les mers et les océans, les zones mortes désoxygénées causées par la décharge des eaux usées non traitées augmentent à un rythme soutenu, affectant environ 245 000 km² d'écosystèmes marins, ce qui a un impact sur la pêche, les moyens de subsistance et les chaînes alimentaires.

Les eaux usées sont utilisées pour des usages domestiques, industriels ou même agricole, constituant donc un effluent pollué qui sont rejetées dans un émissaire d'égout. Ils regroupent les eaux usées domestiques (les eaux de vannes et les eaux Ménagères), les eaux de ruissellement et les effluents industriels (eaux usées des usines).

A l'échelle mondiale, le traitement des eaux usées constitue le premier enjeu de santé publique ; plus de 900 enfants de moins de 5 ans tombent malades et meurent chaque année liée à l'absence de traitement des eaux et au manque d'hygiène induit.Les eaux usées ont été longtemps considérées comme un fardeau en matière d'assainissement, lorsqu'elles ne sont pas tout simplement ignorées. Avec la raréfaction de l'eau dans plusieurs régions, cette situation connaît une évolution, et on reconnaît de plus en plus l'importance de la collecte, du traitement et de la réutilisation des eaux usées.

Dans une maison, les eaux usées proviennent principalement de la cuisine et de la salle de bain, elles sont appelées eaux grises ou eaux de vannes qui proviennent des toilettes. Les principaux constituants néfastes des eaux usées sont les nitrates (NO₃^-1) et les phosphates (P0₄^-3), mais les eaux usées contiennent ainsi des métaux lourds des PCB (polychlory de biphenil), des hydrocarbures et parfois des médicaments.

Il est donc essentiel d'accroître l'acceptation sociale de l'utilisation des eaux usées afin de favoriser le progrès dans ce sens. C'est en cela que l'éducation et la formation, ainsi que les nouvelles formes de sensibilisation, sont importantes pour changer la perception des risques liés à la santé et aborder les préoccupations socioculturelles, afin de favoriser l'acceptation du public. C'est également profitable. En tant que composante essentielle d'une économie circulaire, l'utilisation des eaux usées et la récupération des sous-produits peuvent générer de nouvelles opportunités d'affaires et permettre de récupérer de l'énergie, des nutriments, des métaux et d'autres sous-produits.

Nous avons pu nous apercevoir qu'il existe un éventail de définitions des eaux usées, qui peuvent ne pas avoir le même sens pour tout le monde. Les ingénieurs, les urbanistes, les gestionnaires de l'environnement et les chercheurs, sans oublier des nombreux organismes des Nations Unies, ont abordé différents aspects des eaux usées dans de nombreux rapports, chacun avec une perspective et un vocabulaire propres. Nous nous sommes efforcés de nous appuyer sur plusieurs de ces documents, comme en témoigne la longue liste des références, afin de présenter un compte rendu équilibré, factuel et neutre de la masse de connaissances actuelles, couvrant les évolutions les plus récentes dans le domaine de la gestion des eaux usées, et les divers avantages et opportunités qu'elle offre dans un contexte d'économie circulaire.

En parlant de l'eau usée il semble important d'avoir une idée sur sa définition, son origine et ses caractéristiques, ainsi que les différentes méthodes de la pollution de l'eau.

Ø Les eaux usées sont des eaux altérées par les activités humaines à la suite d'un usage domestique, industriel, artisanal, agricole ou autre.

Ø Les eaux usées, sont des eaux chargées de polluants, solubles ou non, provenant essentiellement de l'activité humaine. Une eau usée est généralement un mélange de matières polluantes répondant à ces catégories, dispersées ou dissoutes dans l'eau qui a servi aux besoins domestiques ou industriels. Donc sous la terminologie d'eau résiduaire, on groupe des eaux d'origines très diverses qui ont perdu leurs puretés ; c'est-à-dire leurs propriétés naturelles par l'effet des polluants après avoir été utilisées dans des activités humaines (domestiques, industrielles ou agricoles).

Ce sont des eaux qui sont de nature à polluer les milieux dans lesquels elles seront déversées.

La question des eaux usées n'est pas une simple question de gestion des ressources en eau. Elle affecte l'environnement et tous les êtres vivants, et peut avoir des impacts directs sur les économies, aussi bien matures qu'émergentes. Par ailleurs, les flux d'eaux usées contiennent un certain nombre de matières utiles, telles que des nutriments, des métaux et des matières organiques qui, tout comme l'eau elle-même, peuvent être extraites et utilisées à d'autres fins productives. À ce titre, les eaux usées constituent une précieuse ressource qui, si elle est gérée de façon durable, peut devenir un pilier essentiel de l'économie circulaire. Les retombées de l'amélioration de la façon dont nous gérons les eaux sont énormes, avec des avantages partagés pour les sociétés et l'environnement.

Les eaux usées domestiques (EUD) comprennent les eaux ménagères (eaux de toilette, de lessive, de cuisine) et les eaux de vannes (urines et matières fécales).

Figure (I-1):Image représentative d'un circuit des eaux usées domestiques.

Les eaux usées domestiques contiennent des matières minérales et des matières Organiques. Les matières minérales (chlorures, phosphates, sulfates, etc.) et les matières Organiques constituées de composés ternaires, tels que les sucres et les graisses (formés de Carbone, oxygène et hydrogène, mais aussi d'azote et dans certains cas, d'autres corps tels que soufre, phosphore, fer, etc.).

Ces eaux sont généralement constituées de matières organiques dégradables et de matières minérales. Ces substances sont sous forme dissoute ou en suspension. Elles se composent essentiellement des eaux de vanne d'évacuation de toilette et des eaux ménagères d'évacuation des cuisines, salles de bains.

· Des eaux de cuisine qui contiennent des matières minérales en suspension provenant du lavage des légumes, des substances alimentaires à base de matières organiques (glucides, lipides, protides) et des produits détergents utilisés pour le lavage de la vaisselle et ayant pour effet la solubilisation des graisses ;

· Des eaux de salle de bain chargées en produits utilisés pour l'hygiène corporelle, généralement des matières grasses hydrocarbonées;

· Des eaux de vannes qui proviennent des sanitaires (w.c), très chargées en matières organiques hydrocarbonées, en composés azotés, phosphatés et microorganismes.

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

Les eaux usées urbaines (EUU) comprennent les eaux de ruissellement (eaux pluviales, eaux d'arrosage des voies publiques, eaux de lavage des caniveaux, des marchés et des cours).

Les eaux qui ruissellent sur les toitures, les cours, les jardins, les espaces verts, les Voies publiques et les marchés entraînent toutes sortes de déchets minéraux et organiques tels que : de la terre, des limons, des boues, des sables, des déchets végétaux (herbes, pailles, feuilles, graines, etc.). Et toutes sortes de micropolluants (hydrocarbures, pesticides venant des jardins, détergents utilisés pour le lavage des cours, des voies publiques, des automobiles, débris microscopiques de caoutchouc venant de l'usure des pneumatiques des véhicules, plomb venant du plomb tétra éthyle contenu dans l'essence, retombées diverses de l'atmosphère, provenant notamment des cheminées domestiques et des cheminées d'usines.).

· Des apports directs dus aux traitements des milieux aquatiques et semi aquatiques tels que le désherbage des plans d'eau, des zones inondables (faucardage chimique) et des fossés, ainsi que la démoustication des plans d'eau et des zones inondables (étangs et marais) ;

· Des apports indirects dus en particulier à l'entraînement par ruissellement, aux eaux de rinçage des appareils de traitement, aux résidus présents dans des emballages non correctement rincés ou détruits, aux eaux résiduaires des usines de fabrication et de conditionnement.

La composition et les caractéristiques des eaux usées urbaines (EUU) sont peu variables par rapport aux eaux usées industrielles (EUI).

Tous les rejets résultant d'une utilisation de l'eau autre que domestique sont qualifiés de rejets industriels. Cette définition concerne les rejets des usines, mais aussi les rejets d'activités artisanales ou commerciales : blanchisserie, restaurant, laboratoire d'analyses médicales, etc.

Image (I-3):Image représentative d'un circuit des eaux usées industrielles.

La variété des eaux usées industrielles (EUI) est très grande. Certaines de ces eaux sont toxiques pour la flore et la faune aquatiques, ou pour l'homme. Il faut bien distinguer les eaux résiduaires et les liquides résiduaires de certaines industries.

Les eaux industrielles sont celles qui ont été utilisées dans des circuits de réfrigération, qui ont servi à nettoyer ou laver des appareils, des machines, des installations, des matières premières ou des produits d'une usine, ou qui ont servi à retenir des poussières de fumées ; Elles peuvent contenir des substances chimiques utilisées au cours des fabrications. Les liquides industriels sont des liquides résultant des fabrications ; C'est le cas des solutions de produits chimiques, des solutions de sous-produits, c'est le cas des liquides acides provenant de la vidange des cuves de décapage des métaux.

Les caractéristiques des eaux usées industrielles subissent des grandes variations, elles dépendent d'une multitude de paramètres-type de l'industrie, la production, le nettoyage, les différentes étapes du procédé industriel, l'état de l'appareil,... Par ailleurs, il existe des caractéristiques communes entre les effluents de la même industrie.

En termes de volume et type de polluants, les effluents industriels présentent le plus souvent une charge importante et un risque de dysfonctionnement structurel et fonctionnel des réseaux d'assainissement et des dispositifs de traitement des eaux usées. Ces risques sont d'autant plus grands que les industries sont localisées en amont du réseau d'assainissement. Les déchets et les effluents industriels définissent largement la qualité et le taux de pollution de ces eaux usées. On peut néanmoins, faire un classement des principaux rejets industriels suivant la nature des inconvénients qu'ils déversent et les principaux polluants transitant dans les eaux usées d'origine industrielle sont :

· Pollution due aux matières en suspension minérales (lavage de charbon, carrière, tamisage du sable et gravier, industries productrices d'engrais phosphatés....) ;

· Pollution due aux matières en solution minérales (usine de décapage, galvanisation...) ;

· Pollution due aux matières organiques et graisses (industries agroalimentaires, équarrissages, pâte à papier...) ;

· Pollution due aux rejets hydrocarbonés et chimiques divers (raffineries de pétrole, porcherie, produits pharmaceutiques.....) ;

· Pollution due aux rejets toxiques (déchets radioactifs non traités, effluents radioactifs des industries nucléaires....).

· Pollution organique (les métaux toxiques, les toxines organiques, les matières colorées, les huiles et graisses, les sels).

Les eaux résiduaires d'origine industrielle ont généralement une composition plus spécifique et directement liée au type d'industrie considérée. Indépendamment de la charge de la pollution organique ou minérale, de leur caractère putrescible ou non, elles peuvent présenter des caractéristiques de toxicité propres liées aux produits chimiques transportés.

A cet effet, il s'agit de veiller à ce que les caractéristiques physico-chimiquesdes eaux usées industrielles rejetées dans les cours d'eau ou dans le milieu naturel restent soient telles que leur impact sur le milieu aquatique soit minimisé. A cette fin, des normes générales et sectorielles de rejet sont mises en place. En outre, un mécanisme de taxation de ces rejets basé sur leur charge polluante incite les entreprises à traiter leurs effluents de sorte que leur teneur en polluants soit inférieure aux normes.

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

Constituants	Concentration (mg/l)
Constituants	Fort	Moyen	Faible
Solides totaux	1200	700	350
Solides dissous	850	500	250
Solides suspendus	350	200	100
Azote (en N)	85	40	20
Phosphore (en P)	20	10	6
Chlore 1	100	50	30
Alcalinité	200	100	50
Graisses	150	100	50
DBO₅	300	200	100

La DBO5 est la demande biochimique en oxygène à 20°C pendant 5 jours, c'est une mesure de la matière organique biodégradable dans les eaux usées. Elle dépend de :

- L'activité humaine et la nature des effluents industriels éventuellement rejetés dans le réseau urbain.

- La composition des eaux d'alimentation en eau potable, et la nature des matériaux des canalisations d'eau.

Les matières en suspension sont en majeure partie de nature biodégradable. La plus grande part des microorganismes pathogènes contenus dans les eaux usées est transportée par les MES. Elles donnent également à l'eau une apparence trouble, un mauvais goût et une mauvaise odeur. Cependant, elles peuvent avoir un intérêt pour l'irrigation des cultures.

Les micropolluants sont des éléments présents en quantité infinitésimale dans les eaux usées. La voie de contamination principale, dans le cas d'une réutilisation des eaux usées épurées, est l'ingestion. C'est la contamination par voie indirecte qui est généralement préoccupante. Ainsi, certains micropolluants, comme les métaux lourds ou les pesticides, peuvent s'accumuler dans les tissus des êtres vivants, et notamment dans les plantes cultivées. Il peut donc y avoir une contamination de la chaîne alimentaire et une concentration de ces polluants dans les organismes.

Les métaux lourds que l'on trouve dans les eaux usées urbaines sont extrêmement nombreux ; les plus abondants sont le fer, le zinc, le cuivre et le plomb.

Les autres métaux (manganèse, aluminium, chrome, arsenic, sélénium, mercure, cadmium, molybdène, nickel, etc.) sont présents à l'état de traces. Certains éléments traces, peu nombreux, sont reconnus nécessaires, en très faibles quantités, au développement des végétaux : le bore, le fer, le manganèse, le zinc, le cuivre et le molybdène. L'irrigation, à partir d'eaux usées, va apporter ces éléments.

Les micropolluants d'origine organique sont extrêmement nombreux et variés, ce qui rend difficile l'appréciation de leur dangerosité. Ils proviennent de l'utilisation domestique de détergents, pesticides, solvants, et également des eaux pluviales : eaux de ruissellement sur les terres agricoles, sur le réseau routier, etc.

Ils peuvent aussi provenir de rejets industriels quand ceux-ci sont déversés dans les égouts ou même des traitements de désinfections des effluents par le chlore.

Dans le sol, ces micropolluants restent liés à la matière organique ou absorbés sur les particules du sol. Cependant, quelques composés ioniques (pesticides organochlorés, solvants chlorés) peuvent être entraînés en profondeur.

En raison de la faible solubilité de ces éléments organiques, on les retrouvera concentrés dans les boues et c'est surtout lors de l'épandage de ces dernières que leurs teneurs devront être contrôlées.

Les pesticides sont les éléments traces les plus surveillés, et une étude d'impact et de métabolisme est obligatoire avant leur mise sur le marché. Par contre, le danger représenté par tous les autres polluants organiques est encore mal apprécié actuellement. Les contrôles de routine ne permettent pas de repérer toutes les toxines.

L'azote, le phosphore, le potassium, les oligo-éléments, le zinc, le bore et le soufre, indispensables à la vie des végétaux, se trouvent en quantités appréciables, mais en proportions très variables par rapport aux besoins de la végétation, dans les eaux usées épurées ou non. D'une façon générale, une lame d'eau résiduaire de 100 mm peut apporter à l'hectare :

L'azote se trouve dans l'eau usée sous forme organique ou ammoniacale dissoute. Il est souvent oxydé pour éviter une consommation d'oxygène (O₂) dans la nature et un risque de toxicité par l'ammoniaque gazeux dissous (NH₃), en équilibre avec l'ion ammoniac (NH₄⁺).

La concentration en phosphore dans les effluents secondaires varie de 6 à 15 mg/l (soit 15 à 35 mg/l) .Cette quantité est en général trop faible pour modifier le rendement. Mais s'il y a excès, il est pour l'essentiel retenu dans le sol par des réactions d'adsorption et de précipitation; cette rétention est d'autant plus effective que le sol contient des oxydes de fer, d'aluminium ou du calcium en quantités importantes. On ne rencontre pas en général de problèmes liés à un excès de phosphore.

Le potassium est présent dans les effluents secondaires à hauteur de 10 à 30 mg/l (12 à 36 mg/l de K₂0) et permet donc de répondre partiellement aux besoins.

§ industrielle (potasse, industrie pétrolière, galvanoplastie, agroalimentaire). Les chlorures et le sodium peuvent également poser problème, notamment en bord de mer, quand les réseaux d'égout drainent des eaux phréatiques saumâtres.

La température est un facteur écologique important du milieu. Elle permet de corriger les paramètres d'analyse dont les valeurs sont liées à la température (conductivité notamment). Il est important de connaitre la température de l'eau avec une bonne précision, en effet celle-ci joue un rôle dans la solubilité des sels et surtout des gaz, dans la dissociation des sels dissous donc sur la conductivité électrique, dans la détermination du pH, pour la connaissance de l'origine de l'eau et des mélanges éventuels. Elle agit aussi comme un facteur physiologique agissant sur le métabolisme de croissance des micro-organismes vivant dans l'eau.

La conductivité mesure la capacité de l'eau à conduire le courant entre deux électrodes. La plupart des matières dissoutes dans l'eau se trouvent sous forme d'ions chargés électriquement. La mesure de la conductivité permet donc d'apprécier la quantité de sels dissous dans l'eau.

La turbidité représente l'opacité d'un milieu trouble. C'est la réduction de la transparence d'un liquide due à la présence de matière non dissoutes. Elle est causée, dans les eaux, par la présence des matières en suspension (MES) fines, comme les argiles, les grains de silice et les micro-organismes. Une faible part de la turbidité peut être due également à la présence des matières colloïdales d'origine organique ou minérale.

Les MES représentent les matières qui ne sont ni à l'état dissous ni à l'état colloïdales, donc filtrable. Elles sont organiques ou minérales et permettent une bonne évaluation du degré de pollution d'une eau.

Des nombreuses particules peuvent constituer des impuretés d'une eau. Les techniques analytiques nécessaires à leurs déterminations dépendent des dimensions de ces particules. Les impuretés présentes dans l'eau ont pour origine soit des substances minérales, végétales ou animales.

Les matières décantables sont les matières des grandes tailles, entre 40 micromètres et 5 millimètres et qui se déposent sans traitement physique et chimique.

Le pH est un paramètre qui permet de mesurer l'acidité, l'alcalinité ou la basicité d'une eau.

La concentration en oxygène dissous est un paramètre essentiel dans le maintien de la vie, et donc dans les phénomènes de dégradation de la matière organique et de la photosynthèse.

Une eau très aérée est généralement sursaturée en oxygène (torrent), alors qu'une eau chargée en matières organiques dégradables par des micro-organismes est sous-saturée. En effet, la forte présence de matière organique, dans un plan d'eau par exemple, permet aux microorganismes de se développer tout en consommant de l'oxygène.

Exprime la quantité d'oxygène nécessaire à la destruction ou à la dégradation des matières organiques présentent dans les eaux usées par les microorganismes du milieu. Mesurée par la consommation d'oxygène à 20°C à l'obscurité pendent 5 jours d'incubation d'un échantillon préalablement ensemencé, temps qui assure l'oxydation biologique des matières organiques carbonées.

C'est la mesure de la quantité d'oxygène nécessaire qui correspond à la quantité desmatières oxydables par oxygène renfermé dans un effluent. Elles représentent la plupart descomposés organiques (détergents, matières fécales).

Le carbone organique est constitué d'une grande diversité de composés organiques à plusieurs états d'oxydation, dont certains sont susceptibles d'être oxydés par des procédés chimiques ou biologiques. Ces fractions sont caractérisées par la demande chimique en oxygène (DCO) et la demande biologique en oxygène (DBO).

Certaines matières organiques échappent à ces mesures ; dans ce cas, le dosage du COT est mieux adapté. Il est indépendant de l'état d'oxydation de la matière organique et ne mesure pas les éléments inorganiques tels que l'azote et l'hydrogène qui peuvent être pris en compte par la DCO et la DBO.

La détermination porte sur les composés organiques fixés ou volatils, naturels ou synthétiques, présents dans les eaux résiduaires (celluloses, sucres, huiles, etc.). Suivant que l'eau a été préalablement filtrée ou non, on obtiendra le carbone dissous (DCO) ou le carbone organique total (COT). Cette mesure permet de faciliter l'estimation de la demande en oxygène liée aux rejets, et d'établir éventuellement une corrélation avec la DBO et la DCO.

Dans les eaux usées domestiques, l'azote est sous forme organique et ammoniacale, on le dose par mesure du N-NTK (Azote Totale Kjeldahl). Azote Kjeldahl = Azote ammoniacal + Azote organique.

L'azote organique, composant majeur des protéines, est recyclé en continu par les plantes et les animaux. L'azote ammoniacal est présent sous deux formes en solution, l'ammoniac NH3 et l'ammonium NH₄⁺, dont les proportions relatives dépendent du pH et de la température. L'ammonium est souvent dominant ; c'est pourquoi, ce terme est employé pour désigner l'azote ammoniacal ; en milieu oxydant, l'ammonium se transforme en nitrites puis en nitrates; ce qui induit une consommation d'oxygène.

Les ions nitrites (NO₂^-) sont un stade intermédiaire entre l'ammonium (NH₄⁺) et les ions nitratent (NO₃^-1). Les bactéries nitrifiantes (nitrosomonas) transforment l'ammonium en nitrites. Cette opération, qui nécessite une forte consommation d'oxygène, est la nitratation.

Les nitrites proviennent de la réduction bactérienne des nitrates, appelée dénitrification. Les nitrites constituent un poison dangereux pour les organismes aquatiques, même à de très faibles concentrations. La toxicité augmente avec la température.

Les nitrates constituent le stade final de l'oxydation de l'azote organique dans l'eau. Les bactéries nitratâtes (nitrobacters) transforment les nitrites en nitrates. Les nitrates ne sont pas toxiques ; mais des teneurs élevées en nitrates provoquent une prolifération algale qui contribue à l'eutrophisation du milieu. Leur potentiel danger reste néanmoins relatif à leur réduction en nitrates.

La détermination de la flore aérobie mésophile totale, des coliformes totaux, coliformes fécaux, staphylocoque, streptocoque, salmonelles et les shigelles, ainsi que certains pathogènes peuvent donner une indication sur les risques liés à l'utilisation de certains types d'eaux.

Ce tableau si dessous reprend d'une manière détaillée les substances, les origines et les effets de pollutions des eaux usées :

Substances

Origines

Effets

Hydrocarbures

Essences, huiles,

Fioul.

Transports routiers,

industries, accidents

pétroliers, fuites lors des

déchargements des

pétroliers, lessivage par

la pluie des zones

urbaines (parking, route).

Altération des mécanismes

physiologiques de tous les

organismes vivants.

Métaux lourds

Transports routiers,

industries métallurgiques

et pétrochimiques,

peinture et carénage des

bateaux.

Affectent surtout les animaux

Ralentissement de la croissance

Altération des organes

Classement par ordre de nocivité

croissante :

Hg>Ag>Cu>Cd>Zn>Pb>Cr>Ni>Co.

Pesticides et

Insecticides

Utilisation domestique,

Agriculture.

Trouble du métabolisme et du

système neurologique

Altération des processus

Enzymatiques.

Composés azotés

et phosphatés

Agriculture, aquaculture,

industries

agroalimentaires, eaux

usées domestiques.

Phénomène d'anoxie et

d'eutrophisation

Détergents

Eaux usées domestiques,

Industries.

Affectent les plantes et les algues

Effet amplifié si combinaison avec

des hydrocarbures.

Matières en

suspension MES

Eaux usées domestiques,

lessivages des sols,

industries.

Donnent à l'eau une apparence trouble, un mauvais goût et une mauvaise odeur.

Il est important de noter que les cours d'eau ont une capacité naturelle et son environnement peut être durable. Les zones privées d'oxygène par la pollution entraînent la mort de la faune et de la flore ou créent des barrières infranchissables empêchant notamment la migration des poissons grâce aux substances, et les effets de la pollution des eaux naturelles. La présence excessive de phosphates, en particulier, favorise le phénomène d'eutrophisation, c'est-à-dire la prolifération d'algues qui nuisent à la faune aquatique, peuvent rendre la baignade dangereuse et perturbent la production d'eau potable.

Trois principaux paramètres mesurent les matières polluantes des eaux usées :

ü Les matières en suspension (MES) exprimées en mg par litre. Ce sont les matières non dissoutes de diamètre supérieur à 1mm contenues dans l'eau. Elles comportent à la fois des éléments minéraux et organiques et décantent spontanément.

ü La demande biochimique en oxygène (DBO), exprimée en mg d'oxygène par litre. Elle exprime 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.

ü La demande chimique en oxygène (DCO), exprimée en mg d'oxygène par litre. Elle représente la teneur totale de l'eau en matières oxydables. Ce paramètre correspond à la quantité d'oxygène qu'il faut fournir pour oxyder par voie chimique ces matières.

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".

Les eaux usées contiennent 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.

Le problème de la pollution se pose avec urgence aujourd'hui, non plus que le phénomène de pollution soit nouveau mais à cause du déséquilibre qui s'accuse entre leur émission et leur résorption. L'existence humaine, comme toute existence animale, est naturellement polluante : il nous faut manger fréquemment et respirer continuellement et ce que nous rejetons est polluant. Autant que nous avons pris à l'environnement ce qui nous est nécessaire, autant ce que nous lui rendons sera nocif.

On appelle pollution, toute intervention de l'homme dans les équilibres naturels par la mise en circulation de substances toxiques, nuisibles, ou encombrantes, qui trouble ou empêche l'évolution naturelle du milieu.

En d'autre terme, c'est une modification défavorable du milieu naturel pouvant affecter l'homme directement ou à travers des ressources agricoles, l'eau et les autres matières biologiques en altérant les objets physiques qu'il possède.

Elle résulte de l'introduction dans un milieu (eau, air, aliment) d'organismes vivants altéragènes (bactéries ou virus) généralement microscopiques ou de la présence de ces organismes dans ce milieu au-delà d'une certaine concentration. Il faut savoir que les aliments constituent un milieu favorable à la croissance microbienne.

Bref elle concerne toutes les bactéries ou les virus contenus dans les déjections humaines ou animales. Rejetées par les villes ou l'élevage, ces déjections s'infiltrent dans les sols et finissent par rejoindre les nappes souterraines qui alimentent la mer et les eaux douces. Elles contribuent ainsi à la pollution des eaux de la planète.

On retrouve dans la mer et dans les sols des substances chimiques dangereuses pour l'environnement. Elles peuvent êtres issues des rejets des stations d'épuration, de l'agriculture (dans les pesticides qui sont utilisés), de l'industrie, des transports ...les excès de sels nutritifs, pesticides, métaux et autres substances toxiques sont déversés chaque jour et menacent la chaîne alimentaire.

En effet, les substances chimiques s'accumulent dans tous les organismes. Elles contaminent d'abord les espèces végétales, qui sont directement reliées à la terre et se nourrissent de ce qu'elle contient, puis les organismes qui se nourrissent d'elles etc ...

Le phénomène remonte ainsi toute la chaîne alimentaire et finit par toucher les plus grands mammifères et l'homme. C'est ainsi que des nombreuses espèces animales et végétales sont fragilisées. Elles tombent malades et parfois meurent.

Cette pollution se réalise lorsque les polluants cités sont introduits dans un milieu donné au-delà d'un certain taux.

Il s'agit de tous les déchets physiques que l'on retrouve sur les sols et au fond des océans. Par exemple le pétrole, les bouteilles en plastique, le papier, le carton etc..... d'où l'importance de bien faire le tri dans les poubelles entre les matières non recyclables (citées ci-dessus) et les autres ! Nous pouvons ainsi les traiter différemment des autres déchets et faire en sorte qu'elles polluent moins l'environnement.

Lorsque s'introduit un facteur physique altéragène (chaleur, bruit et vibration a basse fréquence, rayonnement,...) dans un milieu et il y est au-delà d'un certain niveau.

2) Suivant le milieu ou la matière par laquelle les pollutions contaminent l'organisme (audition, inhalation ou voie cutanée) la classification écologique considère le milieu dans lequel les polluants sont émis et où ils exercent leurs méfaits. On distingue ainsi :

Le sol constitue en bien des cas l'intermédiaire entre l'atmosphère et l'hydrosphère pour une fraction de la quantité totale de chaque polluant que l'homme rejette dans l'air. Les polluants ainsi accumulés restent en place des années, ce qui ne fait que transporter une partie de la pollution du sol à l'atmosphère.

La pollution de l'air a des effets variés sur la santé et sur l'environnement, c'est un phénomène local, continental et mondial. Mais aujourd'hui, la plupart de gens sont exposés à la pollution des automobilistes et des transports routiers. Les effets de la pollution sur la santé augmentent en fonction des concentrations, des substances polluantes dans l'air et d'exploitation.

La pollution atmosphérique se vit surtout en milieu urbain où il y a la concentration des industries, des foyers domestiques, mais aussi la circulation des véhicules à moteurs à combustion interne. Les polluants rejetés se répartissent en deux groupes :

Notons que les vents dispersent aussi les agents polluants en altitude et assurent ainsi leur circulation atmosphérique. Pour résoudre ces problèmes, nous devons éviter l'abondance dévastatrice. Pour ce faire, il faut comprendre, organiser, contrôler et prévoir ce milieu.

Les divers aspects de la pollution sont liés les uns aux autres, aussi scientifique que politique. Du point de vue scientifique, la capacité de prédation des bouleversements écologiques exige que l'on comprenne les processus physiques, chimiques, biologiques et sociaux qui gouvernent la terre et les interactions entre ces différents processus au sein du système terrestre.

Du point de vue politique, les réponses aux problèmes de pollution mettent en lumière la nécessité de développer des politiques internationales coordonnées en matière d'énergie, de technologie, d'utilisation de terre et de développement économiques. Il nous faut en définitive pour l'avenir une technologie puissante et consciente afin de réconcilier écologie et économie et s'assurer un développement durable de la biosphère où le terme déchet sera banni.

La pollution des eaux représente les aspects les plus inquiétants de la dégradation du milieu naturel par la civilisation contemporaine. Jusqu'à un passé récent, les eaux marines étaient considérées comme la solution poubelle pour tous les déchets industriels et domestiques. La pollution des eaux est une réalité et même une menace pour la vie humaine. Les effets dépendent de la solubilité du polluant dans l'eau.

Les déchets solubles comme les nitrates, les phosphates favorisent la prolifération des algues dans les rivières, ce qui peut entrainer la disparition des certaines espèces de poissons.

L'eau est dite polluée lorsque l'état d'un cours d'eau est, directement ou indirectement, modifié par les activités de l'homme. Il est ainsi plus difficile de l'utiliser voire dangereux. Et oui, des eaux polluées peuvent grandement affecter notre environnement et la vie des nombreuses espèces animales et végétales.

Les activités humaines sont responsables de la détérioration des milieux aquatiques. Nous avons non seulement détérioré la qualité de l'eau avec l'industrie, l'agriculture, le transport, notre vie au quotidien, mais nous avons aussi contaminé les autres organismes vivants qui maintenant polluent à leur tour.

Quand nous avons compris cela, nous pouvons aussi comprendre que nous sommes les seuls capables de faire quelque chose pour arrêter ce processus. Parce-que, d'ici quelques années les fonds marins seront définitivement détruits et de nombreuses espèces de poissons et mammifères auront peut-être disparus. Si à notre niveau nous préservons l'eau et la vie qu'elle renferme, en voici quelques gestes simples que nous pouvons faire au quotidien et peut-être qu'en nous y mettant tous nous pourrons corriger nos erreurs du passé !

· Ne gaspiller pas l'eau : fermer le robinet pendant que nous brossons les dents.

· Respecter les règlementations en matière de pêche: les espèces protégées, les tailles minimales, les périodes autorisées. Ne pêcher pas plus que votre consommation.

· Ne jeter pas de produits dangereux dans l'eau : l'huile de vidange, les solvants... réduire notre utilisation de produits nocifs : lessives, détergents.

Collectées par le réseau d'assainissement, les eaux usées contiennent de nombreux éléments polluants, provenant de la population, des activités commerciales, industrielles et agricoles et des phénomènes naturels.

Les eaux usées se caractérisent par des paramètres physico-chimiques et bactériologiques, qui permettent de déterminer leur éventuelle origine et de connaitre l'importance de leur charge polluante. Avant qu'elles ne soient rejetées dans le milieu naturel et ne le dégradent, elles doivent impérativement obéir à des normes établies pour protéger les milieux récepteurs contre la pollution. Pour cela, elles sont acheminées vers une station d'épuration où elles subissent plusieurs phases de traitements.

Les eaux usées de différentes compositions et de diverses origines constituent un problème pour la nature lors du rejet sans subir de traitements au préalable. Afin de montrer l'intérêt de leur traitement, nous avons présenté dans ce chapitre d'une part, les origines, la composition et caractéristiques des eaux usées, et d'autre part, les différentes méthodes et sources de la pollution des eaux usées.

CHAPITRE II :

Dans le présent chapitre, nous allons faire l'analyse et l'étude du système existant. Pour y arriver nous avons fait la présentation générale de la compagnie sucrière de Kwilu-Ngongo, ensuite l'étude analytique du circuit hydraulique existant.

C'est le 08 avril 1925 que fut fondée la compagnie sucrière de Kwilu-Ngongo, appelée à l'époque compagnie sucrière congolaise par le compte LIPPENS, financée par un puissant organisme privé Belge (SOGESUCRE).

Le site de Kwilu-Ngongo était choisi pour installer cette société à caractère agro-industriel et commercial. Mais, il a fallu défricher et planter, terrasser et construire. Le travail était énorme avec un objectif ambitieux. Après s'être livré pendant trois ans à un véritable travail de pionnier pour implanter la culture de la canne à sucre et l'industrie sucrière, ce fut en 1928 que vient enfin la première récolte et l'usine ne produisit que 800 tonnes de sucre pour une période de productions d'une durée de six mois.

En 1970, la production s'est élevée à 40.000 tonnes de sucre. Après 1973, la compagnie sucrière fut nationalisée pour devenir O.N.D.S (office national du sucre) ; puis en 1977, elle fut rétrocédée à ses anciens propriétaires (SOGE SUCRE) qui devraient réserver à l'état congolais une participation de 40% dans le capital et désormais l'unité s'appelle compagnie sucrière de Kwilu-Ngongo. Grace à des investissements importants réalisés à la demande des gouvernements congolais, la plantation de 10.200 ha a connu une extension de 30.800 ha. La capacité de l'usine évolue d'une façon croissante à tel point que vers les années 1984 la quantité du sucre sortie de Kwilu-Ngongo atteignait 50.000 tonnes. Actuellement la compagnie évolue du jour au jour.

Pendant l'an 2006, la compagnie avait atteint une production record de 85246,5 tonnes de sucre. En 2007, la compagnie avait aussi atteint une production record de 86028 tonnes de sucre. Et pour l'année 2018, l'objectif était d'atteindre 92000 tonnes de sucre net. Mais après le travail effectué pendant 137 jours et nuits la production réalisée a été 90280 tonnes de sucre ce qui constitue un grand record par rapport à toutes les productions déjà réalisées par l'entreprise.

Figure (II-2):Carte géographique de la concession de la compagnie sucrière.

La compagnie sucrière est une société a caractère agro-industriel et commercial, dont l'actionneur principal était « SOGESUCRE » à Bruxelles, communément appelée aujourd'hui « GROUPE SUCRIER, SA ».

Elle a sa direction générale et son siège d'exploitation en Belgique, un centre de production qui se situe à 17 Km de la route nationale n°1 dans le secteur de KWILU NGONGO, district des cataractes, province du kongo central en République Démocratique du Congo.

Figure (II-3) : Image géographique de la concession de la compagnie sucrière.

La concession de la compagnie sucrière est située dans la province du Kongo Central, dans le district des cataractes, secteur de Kwilu-Ngongo et Gombe-sud ; territoire de Mbanza-Ngungu et de secteur Kimpese situé dans le territoire de Songololo. En considérant la voie ferrée, Kwilu-Ngongo est situé à 175 km de Matadi et à 190 km de Kinshasa.

Les coordonnées géographiques sont 25° 30' de latitude sud et 14°30' de longitude Est, à une altitude approximative de 401 m par rapport à la mer. La température moyenne annuelle est de 21,60 à 28°c. La zone connait une mi- session sèche de janvier et février tandis que la saison sèche franche s'étend de mi-mai à septembre.

A part la production du sucre qui est l'activité principale de la société, la Sucrière entreprend d'autres actions à impact visible pour le social des populations des régions voisines ;

v Les soins de santé sont dispensés aux travailleurs, à leurs enfants, aux parents du travailleur ainsi qu'à leurs épouses ;

v La Compagnie Sucrière possède un lycée renommé dans la province du Kongo Central avec les sections primaire et secondaire et un corps enseignant qualifié dont la prise en charge est assurée totalement par la sucrière ;

v La présence d'un Guest-House et autres cercles d'agréments dans les camps des travailleurs comme lieux de loisir et de détente offrent un bon cadre de divertissement pour les travailleurs ainsi que leurs familles ;

v Un relais de télévision diffuse à travers la concession les programmes accessibles gratuitement (télédistribution gratuite).

La compagnie sucrière de Kwilu-Ngongo étant une compagnie à caractère agro-industriel, elle a pour objectif principal de produire et commercialiser du sucre. Mais elle a pu développer d'autres industries telles que la distillerie pour la production de l'alcool à partir de la mélasse qui est un sous-produit du sucre, une unité pour la production de l'oxygène, de l'acétylène et de la chaux éteinte. Et actuellement une unité de fabrication des produits spiritueux est aussi opérationnelle et enfin une unité Kwilu-brique pour la production des pavés.

La compagnie sucrière est une société par action à responsabilité limitée en sigle « SARL ». Elle est aussi une société paraétatique dont l'Etat Congolais est partenaire pour 40% et 60% pour le Groupe sucrier belge.

En tant que société à caractère agro-industriel, la compagnie sucrière entreprend trois principales activités pour la production de son sucre notamment :

II.4.1. L'activité culturale

C'est l'activité principale de l'entreprise dans la mesure où la culture de la canne à sucre constitue la matière première pour la production du sucre. C'est la direction agronomique qui s'occupe de la culture et de l `entretien. Celle-ci comprend le service d'exploitation agricole, la mécanisation agricole et une division de recherche agronomique qui travaille en collaboration avec la mécanisation agro-industrielle.

La compagnie sucrière de Kwilu-Ngongo fonctionne pendant deux périodes de fabrication à savoir :

C'est la période pendant laquelle l'Usine est au repos pour des raisons d'entretien général, signalant que celle-ci coïncide avec la saison des pluies. C'est aussi la période dont le regard des Autorités est fixé vers la Direction Agronomique pour l'entretien de la Canne qui est dans le champ.

C'est la période pendant laquelle l'Usine est en fonctionnement pour la fabrication du Sucre, elle coïncide avec la saison sèche.

La direction de l'usine comprend trois départements dont celui d'entretien électrique, celui de la mécanisation et enfin celui de la fabrication du sucre. Cette direction travaille en collaboration avec la direction agronomique.

Vues les activités de l'entreprise, la compagnie sucrière s'efforce de satisfaire tant soit peu les besoins des Consommateurs locaux qu'étrangers en poursuivant ses objectifs qui sont d'ordre financier, social et économique.

La raison d'être de toute entreprise est non seulement la satisfaction des besoins des consommateurs, mais aussi la réalisation du profit qui est une nécessité pour sa survie. Pour permettre de financer l'outil de production et de satisfaire les besoins de la main d'oeuvre, il faudrait que les produits puissent couvrir l'ensemble des charges de l'entreprise.

Il faut noter que l'homme est l'acteur principal dans l'entreprise, c'est-à-dire il est au centre des activités de l'entreprise, c'est pour cette raison que l'entreprise cherche à motiver ses travailleurs et à améliorer leurs conditions de vie pour augmenter la productivité de chaque individu. Ceci est aussi rendu possible par une production efficiente pour atteindre un niveau optimal de profit.

Pour sauvegarder la viabilité de l'entreprise, elle doit produire les biens et services pouvant satisfaire les consommateurs. La sucrière produit et commercialise le sucre et ses sous-produits, participe au développement du pays dans plusieurs domaine :

Notons que la production et la commercialisation du sucre s'inscrivent dans le cadre de son activité principale.

La compagnie sucrière de Kwilu-Ngongo est une grande société. Elle regorge 2000 travailleurs engagés permanents, hormis les saisonniers dont l'effectif était de 1500 en 2016-2017. Bref, le nombre de travailleurs varie d'une année à une autre, car il y a de licenciement, de mort et de retraite et les engagements.

L'objectif ultime de toute entreprise étant de maximiser le profit, la compagnie sucrière est obligée de mettre en place tous les moyens pouvant lui permettre d'en arriver c'est-à-dire prévoir les dépenses et recettes possible, puis les comparer aux réalisations effectives pour enfin dégager le solde. Ceci est donc facilité par le budget.

Du point de vue fonctionnement, la compagnie sucrière répartit ses activités en deux périodes. C'est ainsi que nous avons deux types de budget à savoir :

-Le budget campagnequi concerne la période allant du 1er juillet au 30 Novembre d'une année à la cour delaquelle est produit du sucre ;

-Le budget inter campagnequi couvre la période allant du 1er Décembre de l'année N au 30 juin de l'annéeN+1 durant laquelle on procède à l'entretien des plantations de canne à sucre et des machines, l'usine étant àl'arrêt.

Actuellement avec la modernisation de la technologie industrielle, les moulins de la Compagnie ont une capacité de broyer 4 500 à 5 000 tonnes de Cannes à Sucre par jour, soit une production d'environ 25 tonnes du Sucre par heure, donc la Sucrière peut produire 600 tonnes du Sucre au maximum par jour s'il n'y a pas eu interruption qui peut être causée par une panne.

De deux plantes utilisées dans la production du sucre à savoir, la betterave et la canne à sucre, la sucrière de Kwilu-Ngongo extrait le sucre de la canne à sucre.

Avant d'être mis en sachet pour être commercialiser, les cannes mures venant des champs sont acheminées à l'usine soit par voie ferroviaire soit par route pour passer successivement par les opérations suivantes :

v Réception : Une fois à l'usine les cannes passent par des balances à bascule où elles sont pesées en vue d'une meilleure évaluation de la quantité réceptionnée.

On y distingue, la bascule pour la voie ferroviaire (bascule rail) et pour la voie routière (bascule route)

v Déchargement : Le déchargement des cannes se fait ensuite sur deux tables à canne à l'aide des ponts roulants. La sucrière en a essentiellement quatre, deux alimentant le moulin 2000 Tonnes et les deux autres celui de 3000 T. Ces ponts roulants soulèvent jusqu'à 7 Tonnes de cannes.

v Préparation des cannes : cette étape est cruciale du moment où une mauvaise préparation risque d'influencer négativement l'extraction du jus, d'où mauvais rendement. Cette préparation se fait à l'aide des coupes cannes et du Shredder. Ces coupes cannes.

v Extraction du jus : Pour extraire le jus on fait passer les cannes émiettées successivement dans une série de cinq moulins (ce qui constitue une batterie) où elles sont broyées. A la sortie du moulin on obtient deux produits, la bagasse (combustible de la chaudière) et le vesou (jus sale). Il y a deux batteries ayant respectivement une capacité de broyage de 2000 et 3000 Tonnes par jour.

v Epuration du jus : le vesou est d'abord pesé et ensuite épuré par défécation. On commence par un chaulage suivi d'une floculation et enfin une décantation. On obtient ainsi un jus clair. Les résidus sont utilisés comme engrais dans les plantations. (Bac à jus, Clarificateur, Réchauffeur)

v Evaporation : le jus après épuration contient environs 60% d'eau. Cette eau est donc évaporée dans des évaporateurs pour obtenir un jus concentré.

v Cristallisation : le sirop obtenu après évaporation est ensuite concentré davantage par une sorte d'évaporateur mais des plus grandes dimensions pour obtenir les masse-cuites (cristaux de sucre).

v Centrifugation ou Turbinage : les cristaux de sucre obtenus après cristallisation sont ensuite introduits dans des essoreuses où ils sont séparés des éboues par la force centrifuge.

v Séchage : les cristaux obtenus sont ensuite séchés dans un granulateur à tambour (rotatif).

v Tamisage : Après séchage, les cristaux sont tamisés sur un tamis rotex afin de les séparer des blocs de sucre ne s'étant pas cristalliser.

v Ensachage : Le sucre produit est alors mis dans des sachets des ensacheuses robotiser ensuite mis dans des sacs afin d'être commercialisé.

Figure (II-4): Vue d'ensemble de l'usine de la Compagnie Sucrière de Kwilu-Ngongo.

Comme toute autre compagnie agro-industrielle, la compagnie sucrière de Kwilu-Ngongo possède trois (3) pompes centrifuges au service à l'usine qui tirent de l'eau à partir de la rivière Kwilu vers l'usine pour diverses utilisations ; entre autre refroidissement des machines, lavage tout entier de l'usine...... etc.

Et chaque pompe a un débit de 1800 m³/h. D'après le calcul général de la capacité de chaque pompe, nous aurons en bref les résultats suivant :

Les eaux tirées par l'usine de la compagnie sucrière de la rivière Kwilu ne sont pas traitées mais elles passent par les dégrillages qui sont associés en série représentée de la manière suivante :

Quoique l'eau tirée dans la rivière Kwilu par l'usine de Kwilu-Ngongo passe par plusieurs dégrillages, son état est toujours sablé.

Figure (II-5) :Pré - dégrilleur destiné à retenir les objets flottants avant l'entrée de l'usine de kwilu-Ngongo.

Figure (II-6): Exemples des cris flottants retenus par un Pré - dégrilleur à l'entrée de l'usine de Kwilu-Ngongo.

Apres usage de l'eau tirée de la rivière Kwilu vers l'usine, Ces eaux sont déversées dans les caniveaux et sont acheminées aux bassins de décantation et ensuite rejetées dans le milieu naturel sans pourtant être traitées, c'est à dire on y injecte pas les produits de traitement des eaux usées aux niveaux des bassins de stockage avant rejet. D'où l'eau rejetée dans la rivière kwilu est salle.

Puisque nous allons parler des solutions à prendre cela revient à étudier profondément la situation d'autant plus que les véritables besoins doivent être identifiés. Sur ce, ce chapitre a servi de cadre à l'étude existante dans laquelle la Compagnie présente actuellement. Les différents problèmes liés au rejet des eaux usées de l'usine dans le milieu naturel ont été passés en revue.

Ainsi donc, à l'issue de cette étude, les expressions des besoins ainsi que la proposition des solutions seront cependant l'objet du chapitre suivant. Les lignes qui suivent vont servir de cadre pour réaliser des solutions retenues.

CHAPITRE III :

Au présent chapitre de notre travail, nous allons mener une étude complète d'un circuit de traitement des eaux usées afin de faire des propositions de solutions aux failles constatées dans l'actuel circuit de traitement des eaux usées de l'usine de Kwilu-Ngongo.

Ø Pourquoi a-t-on choisi de traiter les eaux usées de l'usine de Kwilu-Ngongo

Tout d'abord, il faut savoir qu'en République Démocratique du Congo tout comme dans la cité de Kwilu-Ngongo, nous ne pouvons pas rejeter les eaux usées dans la nature sans qu'elles n'aient été préalablement traitées. C'est pourquoi celles-ci doivent passer par un réseau d'assainissement afin de suivre tout une procédure exacte de traitement dans une station d'épuration.

La pollution des eaux usées est devenue un impératif pour notre société moderne. En effet, le développement des activités humaines s'accompagne inévitablement d'une production croissante des rejets polluants. Le traitement des eaux usées répond à des préoccupations essentiellesde préservation de l'environnement. Ce qui constitueà l'échelle mondiale le premier enjeu de santé publique.

La technologie du traitement et du rejet des eaux usées est bien avancée actuellement dans la plupart des pays industrialisés. Les processus spécifiques auxquels on recourt pour traiter ces eaux dépendent de plusieurs facteurs.

II serait certes souhaitable que l'usine de Kwilu-Ngongo profite de l'expérience acquise en la matière par les pays industrialisés, mais l'adoption aveugle de pratiques établies, quel que soit leur apparence d'efficacité, ne convient pas. Chaque problème de traitement des eaux usées est unique et sa résolution doit être adaptée aux ressources locales en eau, en hommes et en matériaux. Malheureusement aucune technologie du traitement des eaux usées industrielles de l'usine qui soit applicable dans la cité de Kwilu-Ngongo en voie de développement n'a encore été mise au point. Le présent travail aura atteint son but s'il aide à établir des procédés techniques de traitement des eaux usées qui soient spécialement applicables dans cette cité de Kwilu-Ngongo au Kongo Central.

III.1. LE CIRCUIT DE PRODUCTION DES EAUX USEES A LA SUCRIERE

D'après les études faites sur terrain, nous avons remarqué que la compagniesucrière de Kwilu-Ngongo possède plusieurs circuits de production des eaux usées qui est la cause de la pollution du milieu naturel de la cité de Kwilu-Ngongo. Ces eaux sont de nature différente et de contenu diffèrent, entre autre nous citons :

§ Les eaux usées de refroidissement et de lavage des équipements ou machines ;

Pour vivre, le personnel dégage par son corps plusieurs déchets parmi lesquels on peut citer :

Les produits utilisés dans les installations sanitaires donnent les eaux usées chargées des odeurs et des matières fécales qui sont excrétée par l'effet d'une évacuation naturelle.

Les produits utilisés dans le garage donnent les eaux usées chargées des hydrocarbures, des solvants, des dégraissants, des graisses, des huiles....

Les produits utilisés dans le refroidissement et le lavage des machines génèrentdes eaux usées souillées d'hydrocarbures et de détergents qui ont tendance à former une émulsion (eau/graisse). Chargées en MEST, DBO, DCO, pH, détergents.

Les eaux de pluie et de ruissellement sont chargées des déchets, des flottants qui polluent l'environnement.

Les solutions à mettre en oeuvre consistent à prendre en mesure les caractéristiques des traitements des eaux usées avant rejet dans le milieu naturel, car les eaux en provenance de l'usine de la compagnie sucrière contiennent des résidus de produits biodégradables.Les rejets des eaux usées pourront être rejetés dans l'environnement après avoir été traitées par les étapes nécessaire qui sont les suivantes :

En passant par ces étapes classiques, les eaux usées de la compagnie sucrière de Kwilu-Ngongo trouveront des solutions appropriées avant rejet dans le milieu naturel.

Le prétraitement constitue une partie importante du procédé de traitement des eaux usées puisqu'il permet aux principales étapes de traitement situées en aval de fonctionner correctement. Le prétraitement vise l'élimination des particules grossières en flottation et en suspension, des sables, des excédents de graisses et d'huile.

Si l'unité de prétraitement n'est pas correctement conçue les variations de débit peuvent causer des problèmes de fonctionnement pour les procédés situés en aval (côté vers lequel l'eau descend dans un cours d'eau). Ceci est particulièrement vrai pour les plus petites stations d'épuration.

Le prétraitement consiste à débarrasser (enlever) des particules grossières solides tels que les branches, les plastiques, les serviettes hygiéniques, etc... ;

Il consiste à un tamisage : l'eau usée passe à travers une grille dont les mailles sont de plus en plus serrées.

Ces grilles sont généralement constituées de barreaux métalliques placés dans le canal d'amenée des eaux. Lorsque le nettoyage est manuel, la grille est inclinée de 30 à 45° sur la verticale, pour le nettoyage mécanique l'inclinaison est de 30°. L'écartement des barreaux détermine la quantité de matières à retenir. Ces grilles sont à nettoyer régulièrement,soit manuel ou soit mécanique pour éviter leur colmatage.

Au dégrillage s'adjoint deux étapes supplémentaires de finissage à savoir le dessablage et le dégraissage (déshuilage).

Le dessablage débarrasse les eaux usées des sables et des graviers par sédimentation. L'écoulement de l'eau à une vitesse réduite dans le bassin appelé dessableur entraine leur dépôt au fond de l'ouvrage.

Les matières minérales de granulométrie inferieure à 200m doivent être maintenues en suspension par de puissances spécifiques de brassage suffisant afin d'éviter leur dépôt dans les ouvrages. Les sables extraits contiennent encore une proportion élevée de matières organiques (pouvant atteindre 50% de matières volatiles sèches) liées à leur adsorption.

Les sables récupérés sont essorés, puis lavés avant d'être soit envoyés en décharge.

Ces sables, s'ils ne sont pas éliminés, peuvent se déposer plus loin et provoquer une usure plus rapide des éléments mécaniques comme les canalisations du réseau d'assainissement des eaux usées.

C'est généralement le principe de flottation qui est utilisé pour l'élimination des huiles. Son principe est basé sur l'injection au fond du bassin de déshuilage, qui permet de faire remonter rapidement les graisses en surface (les graisses sont hydrophobes) ou elles sont éliminées ensuite par raclage.

Leur élimination évite l'encrassement des ouvrages notamment les canalisations. Les graisses non retenues peuvent engendrer un certain nombre de difficultés sur l'installation de traitement comme :

La graisse contribue pour une part significative à la demande chimique en oxygène (DCO), l'efficacité de dégraisseur n'est pas important de l'ordre de 5 à 25% pour des eaux résiduaires domestiques, la présence de cet ouvrage reste en général indispensable, excepté s'il est prévu un décanteur d'une zone de contact munie d'un dispositif de reprise des flottants.

Nous allons noter que : le dessablage et le déshuilage se réalisent le plus souvent dans un même ouvrage ; les sables chutent au fond de celui-ci tandis que les graisses remontent en surface. Le déshuilage peut aussi se faire par coalescence.

Eliminer par décantation une forte proportion de matières minérales ou organiques en suspension. Ce traitement primaire ne permet d'obtenir qu'une épuration partielle des eaux usées, 50 à 60 % des matières en suspension sont éliminées. Une phase de traitement secondaire doit être conduite.

La décantation primaire classique consiste en une séparation de l'élément solide et liquide sous l'effet de la pesanteur.

Les matières solides se déposent au fond du décanteur pour former les boues primaires à récupérer par raclage. On élimine ainsi 50% de la matière en suspension et réduit d'environ 30% le Demande Biologique en Oxygène (DBO) et la Demande Chimique en Oxygène (DCO).

Permet d'éliminer plus de 70% des matières en suspension et de diminuer plus de 40% la Demande Biologique en Oxygène (DBO) et la Demande Chimique en Oxygène (DCO).

Elle est améliorée lorsqu'elle s'accompagne d'une floculation préalable par l'adjonction qui provoque l'agglomération des fines particules. La coagulation-floculation permet d'éliminer jusqu'à 90% des matières en suspension et 75% de la Demande Biologique en Oxygène (DBO).

C'est un procédé de traitement physico-chimique d'épuration de l'eau, utilisé pour le traitement de potabilisation ou le traitement d'eau usée.

Les particules colloïdales sont caractérisées par deux points essentiels : d'une part elles ont un diamètre très faible de 1mm, d'autre part, elles ont la particularité d'être chargées électro-négativement, engendrant des forces de répulsion inter colloïdales. Ces deux points confèrent aux matières colloïdales une vitesse de sédimentation extrêmement faible que l'on peut même considérer comme nulle dans le cadre du traitement de l'eau.

La coagulation-floculation est un procédé permettant en deux temps, de s'affranchir de cette absence de sédimentation. Cette technique permet de s'attaquer aux deux caractéristiques mentionnées rendant impossible une élimination naturelle des particules colloïdales.

Dans un premiers temps, la coagulation, par un ajout de sels métalliques généralement de fer ou d'aluminium, permet de supprimer les répulsions inter colloïdales, les cations métalliques se lient aux matières colloïdales.

Dans un second temps, la floculation permet de s'attaquer au problème de faible diamètre des colloïdes. Le véritable souci est en fait la masse qui ne permet pas une sédimentation naturelle et exploitable dans le cadre d'un traitement. La solution exploitée par la floculation est de provoquer grâce à l'ajout de floculant, une agglomération des particules colloïdales.

Par la suite, cet agglomérat de matières colloïdales appelé foc, dispose d'une masse suffisante pour voir se décanter. Le floculant ajouté va jouer le rôle de colle entre les colloïdes.

Pour un circuit de traitement d'eau classique, les divers traitements sont : le mélange rapide avec un coagulant (la floculation) et la filtration avec une batterie de filtre. Les matériaux de filtration rencontrés doivent êtres insolubles, non-friable, et ne doivent reléguer aucune substance susceptible d'altérer les qualités de l'eau. Les trois matériaux les plus employées sont :

Ø le sable : utilisé en filtration, ce matériau naturel à base de silice provient des rivières, des gisements naturels, des dunes obtenu à partir des galets marins. sa densité réelle est environ 2,5 à 2,7 ;

Ø l'anthracite : c'est un matériau à base de carbone, obtenu par calcination de matières végétales telle que le bois ou la tourbe. il se présente sous la forme de grains durs et anguleux. sa densité réelle est de l'ordre de 1,45 à 1,75 ;

Ø le charbon actif : est également un matériau a la base de Carbonne, obtenue par calcination et hydrogénation de bois, huile de tourbe ou de coco.

Notons que pour la filtration classique les plus courantes sont les sables et l'anthracite. Le sable est employé en mono couche ou associé à de l'anthracite dans les filtres bicouches.

N.B : La décantation après avoir rassemblé les différentes petites parties en des plus grosses, il va maintenant falloir les faire décanter tous dans un corps immobile ; les particules en suspension plus lourdes que l'eau sont soumises à leurs poids, elles chutent lentement pour s'accumuler sur le fond : c'est la décantation.

Une des techniques la plus simple concerne la décantation statique par exemple avec un décanteur vertical : l'alimentation se fait par le haut, les particules sédimentent et peuvent être récupérées au fond du cône, tandis que l'eau traitée est évacuée par le haut par débordement. La vitesse de sédimentation est généralement faible il faut donc faire appel à la décantation dynamique.

Les décanteurs actuellement utilisés dans l'usine sont les décanteurs horizontaux à lamelles utile pour depetites installations mais pour de grosses installations, on préfèrera des décanteurs verticaux ou l'eau est alimentée dans la partie centrale. Après cette très importante décantation, il reste encore à éliminer les plus petites grâces à une filtration.

D'éliminer les matières polluantes solubles (carbone, azote et le phosphore). C'est un traitement biologique élémentaire ; on élimine ainsi les sucres, les graisses, les protéines..., ceux-ci sont nocifs pour l'environnement puisque leur dégradation implique la consommation de l'oxygène dissous dans l'eau a la survie des animaux aquatiques.

C'est l'élimination des composés organiques solubles au moyen des bactéries hétérogènes et des micro-organismes.

L'azote organique dans les eaux usées se transforme en azote ammoniacal (NH⁺₄). Le traitement consiste à oxyder l'ammoniaque en nitrite pas en nitrate par des bactéries nitrifiantes qui sont en croissance dans le CO₂ de l'air.

C'est une étape facultative qui consiste à dénitrater l'eau chargée de nitrates qui peut être mélangée partiellement à l'eau usée alimentée à la station. Les nitrates sont réduits en diazote(N2) qui s'échappe dans l'atmosphère. Notons que les nitrates sont à l'origine d'évanouissement d'algues dans certaines eaux.

Les traitements biologiques se classent en plusieurs catégories. D'une part on a les techniques :

Ø aérobie c'est-à-dire nécessitant un apport d'oxygène. c'est le procédé des boues activées qui est le plus répandu. d'autre part on a :

Les eaux usées sont envoyées dans une série de bassin au minimum trois. L'oxygène est apporté par l'atmosphère et les rayons solaires détruisent aussi certains germes.

On peut procéder à des cultures bactériennes qui consomment les matières polluantes. Ces sont des procédés artificiels ayant deux variantes.

Les installations à cultures libres ou la culture bactérienne sont maintenue en suspension dans le courant des eaux usées à traiter. Selon le principe des cultures libres ces matières organiques contenues dans l'eau se transforment en carbone sous la forme de dioxyde de carbone CO₂.

Les résidus ainsi formés contenant ces stocks des bactéries sont appelés boues. Le recyclage d'une partie des boues produites par les systèmes d'épuration permet de maintenir la masse de bactéries contenues dans les bassins d'aération à un niveau compatible avec les performances d'épuration. Les traitements par boues activées éliminent 85% à 95% de la Demande Biologique en Oxygène, selon les installations. C'est le traitement biologique le plus simple et le plus fréquemment utilisé.

Le traitement primaire et secondaire ne détruit pas complètement les germes présents dans les rejets domestiques. Des procédés d'élimination supplémentaire sont donc employés lorsque les eaux traitées sont rejetées en zone de baignade, de piscine ou d'élevage de coquillages et des lacs. Le traitement tertiaire n'est pas toujours réalisé.

Cette étape permet de réduire le nombre de bactéries, donc de germes pathogènes dans l'eau traitée. Ce traitement tertiaire inclut plusieurs processus suivants :

Ø les désinfections par le chlore ou l'azote c'est pour éliminer les germes pathogènes ;

Ø la neutralisation des métaux en solution dans l'eau faisant varier le PH de l'eau dans certaines plages, on obtient une décantation de ces polluants ;

Ø le traitement aux ultraviolets : dans les cadres du traitement d'eaux usées, on rencontre souvent la coagulation-floculation comme système de traitement tertiaire dans une station d'épuration urbaine destinée à éliminer la pollution phosphorée.

L'éventail des techniques de désinfection est assez large. Plusieurs types de réactifs sont utilisés ; les plus usuels sont : le chlore, l'ozone, le rayonnement solaire, les ultraviolets.

On ajoute aux eaux traitées, avant leur rejet dans le milieu naturel le chlore. Car c'est le désinfectant le plus courant.

Le traitement tertiaire assure l'exploitation des microorganismes pathogènes au rayonnement solaire. Ce rayonnement provoque une destruction de germes d'autant plus efficace que le temps de séjour des eaux traitées est élevé (50 à 60 jours). Cependant, l'efficacité de ce traitement s'amoindrit si l'exposition aux rayons solaires se réduit, pendant la saison sèche ou lors de la mise en suspension des sédiments ; par contre il faut installer en aval une station biologique classique.

Les ultraviolets sont en plus utilisés, depuis quelques années pour désinfecter les eaux usées urbaines. Un bon rendement des ultraviolets nécessite un investissement important, mais l'avantage est de ne pas entrainer l'apparition des sous-produits de désinfection. Il existe une certaine variété de système sur le marché.

Le principe traditionnel de désinfection par rayonnement ultraviolet consiste à soumettre l'eau à traiter à une source e rayonnement en le faisant transiter à travers un canal contenant une série de lampes submergées. L'on trouve aussi un système basé sur des réacteurs mono-lampes qui offrent des avantages au niveau de la maintenance des coûts d'utilisation.

L'élimination du phosphore ou déphosphoration, peut être réalisée par deux types de traitements :

En ce qui concerne le traitement physico-chimique, l'adjonction du réactif, comme de sels de fer ou d'aluminium permet d'obtenir une précipitation des phosphates insolubles et leur élimination par décantation.

Ces techniques, les plus utilisées actuellement, éliminent entre 80 à 90% du phosphore, mais engendrent une importante production des boues.

Il consiste à provoquer l'accumulation du phosphore dans les cultures bactériennes des boues. Les mécanismes de la phosphatation biologique sont relativement complexe et leur rendement variable en fonction notamment de la pollution carbonée des nitrates présent dans les eaux usées.

Le rendement moyen est environ 60% dans les grosses installations physico- chimiques, pour atteindre les niveaux de rejets requis.

Les premières phases du traitement le dégrillage, déshuilage et la phase anaérobie du traitement biologique sont généralement confinées dans des bâtiments plus ou moins étanches afin que les mauvaises odeurs ne se répandent pas dans l'environnement de la station de traitement des eaux usées.

Ce qui provoquerait des nuisances olfactives inacceptables pour les riverains. Cet air nauséabond est collecté et traité. Il passe par trois tours de lavage : une à l'acide sulfurique, une à la javel et à la soude.

Les boues de traitement des eaux usées sont les principaux déchets produits par une station d'épuration. Ces sédiments résiduaires sont surtout constitués des bactéries mortes et des matières organiques minéralisées. On distingue différents types de boues selon les traitements appliqués pour les eaux usées.

Ø les boues primaires : ce sont les dépôts récupérés par une simple décantation de matières minérales (sable, terre, ...) mais aussi des matières organiques ;

Ø les boues physico-chimiques : ressemble aux boues primaires sauf que durant le traitement de l'eau usée, il a été rajouté un réactif (sels de fer, d'aluminium et les autres agents floculant) ;

Ø les boues biologiques appelées boues secondaires sont très organiques car elles sont principalement constituées de corps bactériens et de leurs secrétions.

§ Les boues mixtes constituées d'un mélange de boues primaires et biologiques, elles proviennent de la plupart des stations de traitement complet ;

§ Les boues d'aération obtenues sans décantation primaire avec des matières. Les boues sont concentrées, mais organiques et donc moins susceptibles de produire des nuisances.

Une boue est aussi représentée par des données numériques qui permettent de caractériser :

Les boues sont constituées d'eau et de matières sèches. La siccité est le pourcentage massique de matière sèche ; ainsi une boue avec une siccité de 10% présente une humidité de 90%

ü le taux de matières volatiles ou matières volatiles sèches (MVS). les matières sèches sont constituées des matières minérales, des matières volatiles sèches.

La concentration en matières volatiles sèches est un taux par rapport aux matières sèches totales. Le suivi de ce taux permet de connaitre la stabilité d'une boue.

C'est une donnée obligatoire à connaitre pour toute manipulation des boues. La consistance est un état physique dépendant de la siccité.

Selon les traitements des boues ; elles ont des caractéristiques différentes. Les boues subsistent à plusieurs traitements tels que le conditionnement qui va permettre de les rendre stable.

Le but du traitement des boues est de stabiliser ces boues, les rendre inertes par le moyen qui peut être physico- chimique avec la chaux par exemple, ou biologique en laissant séjourner les boues dans des digesteurs, gros stocker chauffé et brassé en anaérobie.

Le traitement comprend ensuite des ouvrages de décantation ; on parle alors d'épaississement qui va réduire le volume des boues par tassement naturel ou mécanique, séchage et drainage.

Lorsque les boues des eaux usées sont exemptes de produits toxiques, on peut les recycler en agriculture moyennant un conditionnement propre à faciliter leur manutention et leur entreposage sur site (traitement à la chaux). Lorsqu'elles sont polluées, il est nécessaire de les mettre en décharge.

Si la mise en décharge de boues est interdite, la seule filière autorisée est l'élimination thermique (usine d'incinération des ordures ménagères, cimenteries).

Les boues sont le plus souvent mises en décharge ou valorisées en agriculture par épandage ou compostage. Elles peuvent aussi avant l'épandage être digérées par des bactéries anaérobies pour produire du biogaz qui lui-même valorisé en électricité, chaleur etc.... elles peuvent aussi être incinérées, seules ou avec des ordures ménagères.

La désinfection des eaux est la dernière étape de traitement des eaux, elle élimine tous les micro-organismes qui pourraient être dangereux pour notre santé. Avant la consommation ou avant rejet des eaux usées dans le milieu naturel les produits suivant doivent être appliquée pour désinfecter l'eau des éléments résistants dans les étapes de traitement précédent :

v Ozonation : L'eau est désinfectée grâce à l'ozone, qui a une action bactéricide et antivirus. Ce gaz, mélangé à l'eau, agit aussi sur les matières organiques en les cassant en morceaux. Il améliore également la couleur et la saveur de l'eau ;

v Chloration : Du chlore est ajouté à la sortie de l'usine de production et sur différents points du réseau de distribution afin d'éviter le développement de bactéries et de maintenir la qualité de l'eau tout au long de son parcours dans les canalisations et dans le milieu naturel.

Apres usage de l'eau tirée de la rivière Kwilu vers l'usine. Ces eaux seront déversées dans les caniveaux et ensuite acheminées aux bassins de décantation et rejetées dans le milieu naturel après avoir suivis les traitements nécessaire, c'est à dire on injecte dans la rivière Kwilu le rejet qui ne sont pas de nature à polluer l'eau. D'où l'eau rejetée dans la rivière Kwilu répond à des normes sur l'impact de la santé humaine. Ce procédé constitue donc une solution viable pour augmenter les ressources en eau de bonne qualité.

Apres extraction ou séparation des composants dans les eaux usées les matières entrantes sont décomposées en composants comme l'ammoniac, le dioxyde de carbone ou les minéraux propres. On procède ensuite à une synthèse microbienne très intensive et efficace dans laquelle l'azote présent est collecté en tant que protéine d'origine microbienne (à des rendements de l'ordre de 100 %) qui peut ensuite être utilisée à des fins de production alimentaire ou d'aliments pour les animaux.

Après le traitement approprié de l'eau usée nous allons réutiliser de l'eau usée et de récupérer des ressources. La réutilisation de l'eau est intéressante et viable sur le plan économique dès lors qu'il existe une possibilité d'amortir les coûts en traitant les eaux usées de façon à atteindre un niveau de qualité acceptable pour l'usager. L'eau de récupération (après un traitement « adapté à l'usage prévu ») offre des perspectives en faveur d'un approvisionnement en eau fiable et durable des villes, alors qu'un nombre croissant d'entre elles sont contraintes de chercher de nouvelles sources d'approvisionnement, ou des sources plus éloignées, afin de satisfaire une demande grandissante.

Après utilisation nous avons la possibilité de récupérer l'énergie dans les eaux usées. Si leur collecte et leur traitement impliquent une importante consommation d'énergie, les eaux usées elles-mêmes sont une source d'énergie dont l'immense potentiel est sous-exploité. Il est possible de récupérer l'énergie chimique, thermique et hydraulique des eaux usées sous la forme de biogaz, de chauffage/climatisation et de production d'électricité par le biais de processus internes et externes. Des technologies existent pour la récupération d'énergie sur place au moyen de procédés de traitement des boues/bio solides intégrés aux stations de traitement des eaux usées. La récupération d'énergie hors site consiste en l'incinération des boues dans des stations centralisées par le biais de procédés de traitement thermiques. On compte notamment parmi les technologies les plus récentes les piles à combustible microbiennes, qui permettent de produire de la bioélectricité à partir des boues et à l'aide des bactéries, de la granulation aérobie des boues, de l'oxydation anaérobie de l'ammonium et de la manipulation de la biomasse. Il existe aussi des possibilités en matière d'énergie combinée et de récupération des nutriments.

La récupération d'énergie offre un potentiel commercial considérable en termes de réduction de la consommation d'énergie, des coûts d'exploitation.

Pendant la saison de pluie le débit de la rivière Kwilu c'est différencie de la saison sèche par une profondeur de 2,1m et par la largeur de 1,41m. C'est la veut dire que dans chaque saison il y'a augmentation ou soit diminution de la largeur et de la profondeur.

À l'intervalle de deux butées de longueur de 5m, faisons flotter une bouteille plastique = temps = 1 minutes 30 secondes

Le tableau qui suit représente d'une manière détaillée le matériel que nous proposons dans notre circuit de traitement des eaux usées de l'usine de Kwilu-Ngongo :

TRAITEMENT	MATERIEL
Prétraitement	Un système de dégrillage + un bassin de dessablage muni d'un racleur de fond et de surface.
Traitement primaire	Un décanteur
Traitement secondaire	Un bassin d'aération, un dispositif de recirculation des boues, un dispositif d'extraction et d'évacuation des boues en excès, un dispositif de brassage et d'appart d'oxygène dans le bassin d'aération.
Traitement tertiaire	Un bassin
Traitement des odeurs	Lavage acide sulfurique, lavage javel et lavage soude.
Traitement des boues	Un décanteur + racleur.
Les produits de traitement	L'ozonation et le chlore de plus ou moins 25L/Jour

NB : les couts des matériels cités ci-dessus varient d'une année à une autre selon le fournisseur choisie, mais il est évident que la tarification est un peu plus élevée car il s'agit de la technique de traitement des eaux.

III.8. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE LA THEORIE DU CIRCUIT DE TRAITEMENT DES EAUX USEES APPLIQUEE A LA COMPAGNIE SUCRIERE

Consiste à réduire le nombre de bactéries, de germes pathogènes présent dans l'eau.

Consiste à éliminer une forte proportion de matières minérales ou organiques en suspension au moyen de :

Les eaux usées sont acheminées jusqu'à la station d'épuration par des réseaux d'assainissement.

Généralement un circuit de traitement des eaux usées comporte plusieurs procédés qui permettent de réduire efficacement les matières polluantes avant rejet dans le milieu naturel.

Le traitement se réalise par élimination des éléments les plus grossiers (objets encombrants) jusqu'aux éléments microscopiques (matières dissoutes). Les techniques mises en oeuvre sont variables et retenues en fonction d'une série de paramètres tels que :

Bien que les techniques mises en oeuvre pour réaliser le traitement des eaux usées puissent varier d'une installation à l'autre, les différentes étapes souvent rencontrées dans un circuit de traitement des eaux sont assez semblables et importantes.

Le fonctionnement du circuit de traitement des eaux usées se réalise de la manière suivante :

Les eaux qui vient de l'usine ont plusieurs cause de nature différente, après utilisation sont acheminées par un réseau d'assainissement jusqu'à la station d'épuration ou encore le circuit de traitement des eaux usées, elle sera éliminées des particules grossières en flottation et en suspension pour qu'elles arrivent dans un dégrillage dont les mailles sont de plus en plus serrées qui est constituées de barreaux métalliques placés dans le réseau d'assainissement, par cette grille les eaux seront éliminées de certaines particules au passage.

Les eaux qui sont débarrassées des particules grossières en suspension dans les grilles précédentes (dégrillage) seront versées dans un écoulement des eaux à une vitesse réduite dans un bassin appelé dessableur. Le dessablage débarrasse les eaux usées des sables et des graviers par sédimentation malgré que les sables extraits contiennent encore une proportion élevée des matières organiques pouvant atteindre 50% de matières volatiles sèches liées à leur adsorption.

Après le premier bassin les eaux usées passent par le dégraissage ou le déshuilage, cette étape va débarrasser des sables récupérés par le dessableur de l'huile et de graisse. Le dessablage et le dégraissage se réalisent le plus souvent dans un même ouvrage, les sables chutent au fond de celui-ci tandis que les graisses remontent en sur surface et tout ce procédé est appelé en gros le prétraitement classique des eaux dans le premier bassin.

Dans la seconde étape l'eau est éliminée au moyen de la décantation une forte proportion de matières minérales ou organiques. Et cette décantation primaire classique consiste en une séparation de l'élément solide et liquide sous l'effet de la pesanteur.

L'eau sortant de la deuxième étape est éliminé de matières polluantes solubles puisque leur dégradation implique la consommation de l'oxygène dissous dans l'eau à la survie des animaux aquatiques entre autre les poissons et autres animaux, ce dernier va débarrasser l'eau de tout ce qui est éléments chimiques, éléments organiques, germes pathogènes et les mauvaises odeurs venant du sable et des boues. Apres tous ces passages aux diverses étapes nous aurons l'eau traitée qui sera déversée dans la rivière Kwilu en aval sans inconvénient pour les habitants de la cité de Kwilu-Ngongo et sans non plus la pollution de l'environnement et des animaux aquatiques qu'on trouve actuellement.

Nous avons étudié le fonctionnement du circuit de traitement des eaux usées pour un avant-projet de la mise en place pour l'usine de Kwilu-Ngongo au Kongo Central un circuit de traitement des eaux usées par différente étapes.

CONCLUSION GENERALE

Nous voici au terme de notre étude portant sur la proposition d'un circuit de traitement des eaux usées à l'usine de Kwilu-Ngongo au Kongo central.

Cette étude a été menée dans la cité de Kwilu-Ngongo, sur l'axe de l'usine de la compagnie sucrière, plus précisément dans la province de Kongo central; la population de cette citée évolue sur un site difficile en matière de la consommation de l'eau qui coule naturellement. La passivité et l'inefficacité des actions des populations face aux dangers doivent susciter une réelle volonté pour l'amélioration de l'environnement et la consommation de l'eau qui coule naturellement.

Notre objectif général que nous nous sommes fixée vise à améliorer les conditions de vie de la population en matière de résoudre les problèmes due à la pollution de l'eau qui coule naturellement car c'est sont ces eaux dont les habitants utilisent dans leurs maisons pour les travaux ménagers, le nettoyage corporel, ainsi la pollution de l'eau dans cette citée sera moindre.

On ne peut relever le défi de résoudre les problèmes de la pollution de l'eau qui coule naturellement dans la rivière Kwilu sans un changement radical de la part de rejet des eaux usées de la compagnie sucrière de Kwilu-Ngongo. Ensuite, les problèmes ne seront résolus que si des solutions simples et adaptées au contexte local sont trouvées.

C'est pourquoi nous avons donc dans cette étude pu proposer le traitement des eaux usées de l'usine de Kwilu-Ngongo avant rejet dans le milieu naturel enfin d'éviter la pollution de l'eau qui coule naturellement dont la population a ont besoin pour leurs diverses utilisations.

Loin de nous la pensée d'avoir parfaitement accompli ce travail, et comme toute oeuvre humaine est l'objet de quelques imperfections.

Nous sommes ouverts à toutes les remarques et suggestions qui nous permettent d'améliorer la prochaine étude.

BIBLIOGRAPHIE

- Rodier, J. (1966) L'analyse chimique et physico-chimique de l'eau; eaux naturelles, eaux usées, 3^eéd. Paris, 18p.

- VALIRON 1984 : Gestion des eaux usées, Principes-Moyens-Structures, éd Complète, Paris, 43p.

- Organisation mondiale de la Sante (1973) La réutilisation des effluents: méthodes de traitement des eaux usées et mesures de protection sanitaire. Rapport d'une réunion d'experts de l'OMS, Genève (Ser. Rapp. techn. Org. mond. Sante, N° 517).

- JP NDONGO, 2006, Rapport de présentation sur l'état de l'environnement de la zone de Kwilu-Ngongo, éd d'étude, 35p.

- Document du service de SEMEP, 2004, Recensement des points d'eau par secteur sanitaire du Kongo Central.

- Laboratoire D'analyse De La Qualité du fluides, 2014, analyse microbiologique et physico-chimique des eaux usées.

- ECKENFELDER W.W., 1982, Gestion des eaux usées urbaines et industrielles. Technique et Documentation. Lavoisier.

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- Docteur KALOMBO : syllabus de cours d'environnement, ISPT-KIN, 2018-2019, Cours Inédits.

- KABONGO DITU Arly : Avant-projet de l'installation d'une station d'épuration des eaux usées. Cas de la pédiatrie de Kalembe-lembe. 2011-2012 (ISPT-KIN).

- KAWELA MAYINZA Nancy : Etude d'une station de phytoépuration des eaux usées. 2016-2017 (ISPT-KIN).

EPIGRAPHES ................................................................................................................i

DEDICACES .................................................................................................................ii

REMERCIEMENTS .......................................................................................................iii

INTRODUCTION GENERALE .......................................................................................1

CHAPITRE I : THEORIE GENERALE DES EAUX USEES ..............................................5

I.0. PREAMBULE ......................................................................................................5

I.1. LES DEFINITIONS DES EAUX USEES ...............................................................6

I.2. LA CLASSIFICATION DES EAUX USEES ...........................................................7

I.2.1. Les eaux usées domestiques .....................................................................8

I.2.2. Les eaux usées urbaines ............................................................................9

I.2.3. Les eaux usées industrielles .....................................................................10

I.3. LA COMPOSITION DES EAUX USEES .............................................................13

I.3.1. Les matières en suspension .....................................................................14

I.3.2. Les micropolluants organiques et non organiques ..................................14

I.4. LES CARACTERISTIQUES DES EAUX USEES ..................................................17

I.5. LES SOURCES DE POLLUTIONS DES EAUX USEES ........................................20

I.6. LA POLLUTION DE L'EAU ...............................................................................23

CHAPITRE II:GENERALITE SUR LA COMPAGNIE SUCRIERE DE KWILU-NGONGO..29

INTRODUCTION ....................................................................................................29

II.1. BREF HISTORIQUE ........................................................................................29

II.2. LA SITUATION GEOGRAPHIQUE ...................................................................30

II.3. L'IMPACT SOCIO-ECONOMIQUE ...................................................................32

II.5. LA STRUCTURE DE LA SUCRIERE DE KWILU-NGONGO ...............................35

II.6. NOTION DU BUDGET DE LA COMPAGNIE SUCRIERE ..................................37

II.7. PRODUCTION JOURNALIERE ........................................................................37

II.8. CIRCUIT HYDRAULIQUE DE LA COMPAGNIE SUCRIERE .............................39

CHAPITRE III : CIRCUIT DE TRAITEMENT DES EAUX USEES DE L'USINE DE KWILU-NGONGO .......................................................................................................42

III.0. INTRODUCTION ............................................................................................42

III.2. LES CONTENUS DES EAUX USEES DE LA SUCRIERE ...................................43

III.4.1. LE PRETRAITEMENT DES EAUX USEES ................................................47

III.4.2. LE TRAITEMENT PRIMAIRE ...................................................................49

III.4.3. LE TRAITEMENT SECONDAIRE OU BIOLOGIQUE .................................52

III.4.4. LE TRAITEMENT TERTIAIRE .................................................................53

III.4.5. LE TRAITEMENT DES ODEURS .............................................................55

III.4.6. LE TRAITEMENT DES BOUES ................................................................55

III.4.7. LES PRODUITS DE TRAITEMENT DES EAUX USEES ............................57

III.5. LES RESULTATS OBTENUS ...........................................................................59

III.6. ETUDE TECHNOLOGIQUE .............................................................................60

III.7. LES MATERIELS UTILISES ............................................................................62

III.8. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE LA THEORIE DU CIRCUIT DE TRAITEMENT DES EAUX USEES APPLIQUEE A LA COMPAGNIE SUCRIERE ............63

CONCLUSION GENERALE ..........................................................................................66

BIBLIOGRAPHIE ....................................................................................................... 67