Les résultats de cette caractérisation représentent les valeurs des paramètres à l’entrée de la mini station. Les eaux usées domestiques caractérisées ont été prélevées le 19/05/2013.
6.1. Paramètres physico-chimiques
Le tableau 8 présente les paramètres de suivi du fonctionnement de la fosse septique.
Tableau 4: Paramètres de suivi du fonctionnement de la fosse septique du bâtiment F
PARAMETRES Valeurs obtenues
La valeur du pH n’est pas comprise entre 7,5 et 8,5. Selon REJSEK (2002), même si la valeur du pH n’est pas comprise entre ces deux valeurs, il est favorable aux activités des microorganismes. Cette valeur de pH répond néanmoins aux normes de rejet suivant la réglementation béninoise (pH compris entre 6-9). Nous avons une température supérieure à 20°C. Cette température est favorable au développement des microorganismes responsables de la réduction de la pollution.
La valeur du rH est inférieure à 15. Cette valeur est indicatrice du milieu anaérobie. Ce qui est tout à fait normal puisque l’effluent analysé a été prélevé au niveau des fosses septiques totalement fermés sans condition aérobie. On est donc en présence de fortes activités microbiennes liées à la présence des microorganismes anaérobies, très actifs dans la dégradation de la pollution carbonée. Cela explique aussi la faible valeur de l’oxygène dissous (0,58). La valeur de la conductivité quant à elle est indicatrice de présence de sels dans le milieu. La turbidité (232 NTU) est caractéristique de la charge polluante des eaux analysées
Rédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme 25 (Eaux usées domestiques). A titre comparatif les résultats des paramètres physiques précédemment obtenus par AKOWANOU (2012) nous permettent de constater qu’il y a une légère variabilité entre les valeurs de la température (28,7 contre 26,4), du pH (6,451 contre 6,3), ainsi que de l’oxygène dissous (0,58 contre 0,3) obtenues. Cette variation des résultats indique qu’il y a une évolution significative de la fosse septique.
6.2. Paramètres globaux de mesure de la pollution
Les paramètres globaux de mesure de la pollution servent à déterminer les caractéristiques des eaux traitées. Le tableau 9 présente les paramètres globaux de mesure de la pollution.
Tableau 5: Paramètres globaux de mesure de la pollution de la fosse septique du bâtiment F
Paramètres Valeurs obtenues Valeurs usuelles ERU
MES (mg/L) 400 100 - 400
usées domestiques qui correspond aux valeurs usuelles ERU sauf celle du phosphore total Pt qui est 6 fois et demi supérieur à la normale. Un excès de phosphore occasionne une carence en azote avec pour conséquence la prolifération des cyanobactéries capable de fixer l’azote atmosphérique dans l’eau, il y a une possibilité que cela explique la faible concentration de l’azote dans le milieu. Le rapport DCO/DBO est inférieur à 3 ; ce qui implique que les eaux usées domestiques sont biodégradables. Un procédé de traitement biologique serait donc approprié.Les caractéristiques de ces eaux usées domestiques nous ont permis de choisir comme procédé d’épuration les filtres plantés de roseaux.
Rédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme 26
6. Performances épuratoires des filtres plantés de roseaux
Les eaux usées domestiques de la fosse septique du bâtiment F canadien ont été traitées pendant 4 jours par un étage de filtres plantés de Typha domingensis. Cet étage est constitué d’un seul bassin. A l’issu des 4 jours de traitement, des analyses ont été effectuées sur les eaux traitées. Dans cette partie, nous présenterons les résultats obtenus.
7.1. Paramètres physico-chimiques
Tableau 6: Les concentrations journalières des paramètres physico-chimique
PARAMETRES UNITES EB 1er jour 2ème jour 3ème jour 4ème jour
Figure 9: Evolution de l’oxygène dissous et du pH en fonction du temps de0 0,5
Rédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme 27 Dans notre étude, l’évolution journalière de l’oxygène dissous et du pH montre des valeurs qui augmentent. Nous pouvons expliquer cela par le fait que le traitement se passe en condition aérobie contrairement à celui de la fosse septique du bâtiment F. En effet, les teneurs enregistrées pour O2 varient entre 0,58 mg/l et 2,35 mg/l et pour le pH entre 6,45 et 7,04. Malgré les variations du pH, il reste neutre. De plus, l’augmentation de l’O2 indique que les eaux usées introduites au départ ont subi un traitement.
7.1.2.
Figure 10: Evolution de la température et du potentiel redox en fonction du temps de séjourRédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme 28 La répartition de la conductivité et de la turbidité durant les 4 jours du temps de séjour montre une baisse journalière de ces deux paramètres. L’explication de cette baisse durant les 4 jours réside dans l’efficacité de notre macrophyte pour le traitement des charges organiques et minérales dans le milieu ; Cela montre aussi qu’on a un bon abattement des MES. Les valeurs de conductivité varient entre 568 et 632μs/cm et celles de la turbidité se situent entre 11.09
Figure 11: : Evolution de la conductivité et de la turbidité en fonction du temps de séjour
Rédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme 29 L’estimation du pouvoir d’oxydoréduction permet d’apprécier et de voir si le milieu est oxydant ou réducteur. Ainsi, les valeurs de rH varient entre 13 et 13,85 mV. Ces valeurs montrent que nous somme en milieu aérobie et le milieu est réducteur car aucune valeur de rH n’est supérieure à 15.
7.2. Paramètres globaux de mesure de la pollution
Les valeurs des paramètres globaux mesurés sur les échantillons prélevés en sortie des filtres plantés de roseaux figurent dans le tableau 7
12,9 13 13,1 13,2 13,3 13,4 13,5 13,6 13,7 13,8 13,9
0 1 2 3 4 5
rH
Temps de séjour (jour)
Figure 12: Evolution du pouvoir oxydant ou réducteur en fonction du temps de séjour
Rédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme 30 Tableau 7: Paramètres globaux de mesure de la pollution à l’entrée et à la sortie du bassin Paramètres Entrée 1er jour 2eme jour 3eme jour 4eme jour Normes Les filtres plantés de roseaux ont été excellent en termes de concentration au niveau des MES, de la DCO, la DBO5 et du NTK. Nous remarquons que l’élimination du phosphore est très faible. Seules les concentrations finales en DCO et en NTK respectent les normes de rejet dans les cours d’eau définies par le DECRET N° 2001 – 109 DU 4 AVRIL 2001 FIXANT LES NORMES DE QUALITE DES EAUX RESIDUAIRES EN REPUBLIQUE DU BENIN (voir annexes 2). Ces résultats confirment la performance épuratoire du procédé des filtres plantés de roseaux dans le traitement des eaux usées domestiques.
Figure 13: Evolution journalière des MES en fonction du temps de séjour 0
Rédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme 31 Sur la base de cette figure on constate que les MES ont été retenues à la surface du filtre à leur maximum au premier jour; c'est-à-dire 24h après l’introduction des eaux usées. Et cette concentration reste constante au 2ème jour avant d’augmenter au 3ème jour et se stabilise au 4ème jour. La valeur à la sortie ne respecte pas la norme de rejet (80 mg/l ˃ 35 mg/l). Mais c’est tout de même un bon résultat d’élimination.
Figure 14: Evolution journalière de la pollution organique en fonction du temps de séjour
Rédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme 32 L’élimination de la pollution organique (DCO et DBO5) a subi une allure décroissante tout au long des 4 jours du temps de séjour. Cette bonne performance est liée au fait que les MES ont subi une élimination satisfaisante, parce que nous sommes largement en dessous de la concentration minimale de la norme de rejet retenue par le Bénin au quatrième jour (26,2 mg/l
˂ 125 mg/l) et celle de la DBO5 ne respecte pas la norme de rejet (31 mg/l ˃ 25 mg/l) mais
Figure 15: Evolution journalière des nutriments en fonction du temps de séjour
Rédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme 33 Pour les nutriments, on constate que le NTK et le Pt ont tous baissé durant les quatre jours. La concentration du NTK respecte la norme de rejet (9,53 mg/l ˂ 15 mg/l) mais par contre pour le phosphore la valeur à la sortie ne respecte pas la norme de rejet (88,87 mg/l ˃ 2 mg/l). Le traitement du phosphore par filtre planté de roseaux est une problématique qui est abordée sous différents angles depuis plus d’une dizaine d’années. Cela explique l’obtention des résultats non satisfaisants.
7.3. Rendements épuratoires
Tableau 8: Les paramètres physico-chimiques en entrée et en sortie
PARAMETRES Entrée Sortie
pH 6,451 6,93
Température (°C) 27,8 27,3
eH (mV) 24.2 -2.2
rH 13 13,85
Χ (µS/cm) 632 569
O
2(mg/L) 0,58 2,3
Turb (NTU) 232 20,2
Les valeurs des paramètres physico-chimiques mesurés sur l’échantillon prélevé en entrée et en sortie du bassin de nos filtres plantés de roseaux sont présentées dans le tableau 10.
L’évolution journalière du rendement en fonction du temps de séjour Le pourcentage d’abattement des paramètres est obtenu suivant la formule suivante :
% Abattement (X) =
𝐶𝑖(𝑋)−𝐶𝑓(𝑋)𝐶𝑖(𝑋)
∗ 100 avec
- C
i: concentration initiale de X dans les eaux usées à l'entrée
- C
f: concentration finale de X dans les eaux usées à la sortie
Rédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme 34 Tableau 9: Abattement journalière des paramètres globaux de pollution
PARAMETRES UNITES 1er jour 2ème jour 3ème jour 4ème jour Normes
[VALEUR]% [VALEUR]% [VALEUR]% [VALEUR]%
[VALEUR]% [VALEUR]% [VALEUR]% [VALEUR]%
[VALEUR]% [VALEUR]% [VALEUR]% [VALEUR]%
[VALEUR]%
Figure 16: Répartition des pourcentages de réduction des paramètres globaux durant les 4 jours.
Rédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme 35 Les filtres plantés de roseaux ont été excellents en matière de réduction de la DCO, de la DBO5, des MES et de NTK avec des pourcentages d’abattement respectifs de 97,2% ; 90,9% ; 80% et 75%. Par contre, un abattement de 45.4% a été observé en ce qui concerne l’élimination du phosphore.
Nous avons constaté que les abattements en DCO et en DBO5 respectent les normes de rejet dans les cours d’eau définies par le DECRET N° 2001 – 109 DU 4 AVRIL 2001 FIXANT LES NORMES DE QUALITE DES EAUX RESIDUAIRES EN REPUBLIQUE DU BENIN (voir Annexes 2). Par contre pour les nutriments (NTK et Pt) les pourcentages d’abattement obtenus ne respectent pas les normes de rejet. Ce qui n’est pas bon pour les zones sensibles à l’eutrophisation.
Figure 17: Comparaison de l’abattement des paramètres globaux avec les normes
Rédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme 36
CONCLUSION
L’étage de filtre planté de Typha domingensis à écoulement vertical étudié lors de notre stage nous a permis de traiter les eaux usées domestiques du bâtiment F canadien avec des performances épuratoires nuancées. En effet, au bout de quatre jours de traitement seul les concentrations finales en DCO et NTK et les rendements en DCO et DBO5 respectent les normes de rejet dans les cours d’eau définies par le DECRET N° 2001 – 109 DU 4 AVRIL 2001 FIXANT LES NORMES DE QUALITE DES EAUX RESIDUAIRES EN REPUBLIQUE DU BENIN. Néanmoins, les résultats obtenus sont en général satisfaisants pour un seul étage de traitement. Les traitements par filtres plantés de roseaux sont en constante évolution dans d’autres pays. Les recherches effectuées pour l’amélioration du traitement nous permettent de suggérer l’installation d’un deuxième étage de traitement. Pour épurer spécifiquement le phosphore, des études sont actuellement en cours sur l’utilisation de matériaux plus adsorbants que le gravier. Il s’agit du zéolithe.
Le traitement des eaux usées par filtres plantés de roseaux est une solution particulièrement adaptée aux collectivités de moins de 2000 habitants. Ce procédé rustique tolère des variations de flux de pollution. Il est également idéal pour les agglomérations aux activités saisonnières ou touristiques. Avec cette filière de traitement, une qualité de rejet répondant aux normes est facilement obtenue avec un coût d’investissement et d’exploitation raisonnable. Cette technique résistante, sans véritables problèmes, à toutes sortes de climat, est très efficace dans les climats chauds comme celui du Bénin. L’implantation de ces types de stations dans notre pays peut constituer une alternative aux rejets d’eaux usées domestiques sans traitement. La réalisation de stations de traitement des eaux usées par filtres plantés de roseaux paraît adaptée du fait de son fonctionnement simple et facilement compréhensible par tous.
Pour finir, ce stage m’a permis de découvrir un procédé révolutionnaire pour traiter les eaux usées domestiques (les filtres plantés de roseaux). Nous avons également acquis des connaissances pratiques au niveau de la réalisation des analyses physico-chimiques en laboratoire.
Rédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme 37 A l’avenir nous pensons qu’il serait nécessaire d’essayer cette technique épuratoire pour traiter les métaux lourds qui sont eux aussi présent dans les eaux usées.
Rédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme 38
Bibliographie :
Agence de l’Eau Rhin Meuse (2007), Les procédés d’épuration des petites collectivités du bassin Rhin-Meuse – Eléments de comparaison techniques et économiques
Akowanou O. V. (2012) phyto-épuration des eaux usées domestiques : évaluation des paramètres de performances par combinaison de trois macrophytes flottants. Mémoire d’Ingénieur, Université d’Abomey-Calavi, 135p.
- Cemagref, (1997), Filière d’épuration adaptée aux petites collectivités Fonctionnement des filtres plantés de roseaux en Charente.
Centre d’Expertise en Analyse Environnementale du Québec (CEAEQ) Détermination de la conductivité dans les effluents; Méthode électro-métrique. MA. 115 – Cond. 1.0, Ministère de l’Environnement du Québec, (2002), 11 p.
Dovi K. A. (2011) « Caractérisation des eaux usées des résidences universitaires d’Abomey-Calavi et dimensionnement d’un réseau d’égout à faible diamètre » Mémoire d’Ingénieur, Université d’Abomey-Calavi, 77p.
Kpondjo N.M. (2011) Phyto-épuration des eaux usées domestiques : évaluation du traitement par combinaison de trois meilleures macrophytes flottants identifiées. Mémoire d’Ingénieur, Université d’Abomey-Calavi, 99p.
Rejsek F. (2002) Analyse des eaux : aspects réglementaires et techniques. Scéren (CRDP AQUITAINE). Coll. Biologie technique. Sciences et techniques de l’environnement. 360p.
Rodier J., Legube B. & Merlet N. (2009) Analyse de l’eau. Ed : Dunod, Paris, 1526p.
SITES INTERNET :
Site de la revue, hpp://www.set-revue.fr ;
Site de l’office international de l’eau, hpp:// www.oieau.fr ;
Site internet de SINT EPUR, hpp://www.epurnature.fr ;
Site de l’agence de l’eau Artois-Picardie, hpp://www.eau-artois-picardie.fr ;
le traitement des matières de vidange http ://www.epnac.irstea.fr.
Rédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme
ANNEXES I
photo 1
: Flacon d’échantillonnage
photo 2:Verrerie
photo 3
: Conductimètre
Images de quelques matériels utilisés
au laboratoire
Rédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme
photo 4
: Spectrophotomètre
photo 5: Oxymètre
Photo 6: Minéralisateur et distillateur NTK
Rédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme
Photo 7: L’Etuve Photo 8: La Hotte
Photo 9 : Oxytops Photo 9: Armoire thermostatique
Rédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme
Photo 10: pH-mètre Photo 11: Turbidimètre
Rédigé par DJIWA BOUNDI T. Jérôme