Analyses au laboratoire LSTE

L’analyse des échantillons d’eaux usées au laboratoire est primordiale. Elles permettent d’avoir les caractéristiques physico-chimiques et microbiologiques devant conduire au choix des options et des filières de traitement adéquats.

Détermination de la matière en suspension des eaux

Il s’agit ici de la matière qui est sous forme particulaire et la matière colloïdale qui reste en suspension dans l’eau (de taille 10-2 à 10-8 mm). Ce qui peut être de la matière minérale ou de la matière organique ou souvent un mélange des deux. Elle est mesurée par pesée. Un volume connu d’eau usée est filtré ou centrifugé. On met la matière à sécher à 105

˚C. (Normes NFT-90-105)

Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aidoté MEGNIKPA Page 34 La détermination des matières en suspension est faite suivant la méthode de filtration sur papier filtre de 0,45 µm. Ceci en raison de la charge apparente des effluents prélevés. Le protocole de réalisation de cet essai est le suivant :

Faire sécher le filtre pendant 2h à 105°C puis le laisser refroidir dans un dessiccateur pendant 30 minutes. Peser le filtre à 0,1 mg près.

Agiter l’échantillon dans le bécher de 2L au moyen d’une plaque d’agitation et d’un barreau aimanté.

Pipeter 50 ml s’il est chargé (eaux usées et eaux de décantation primaire) ou 100 ml s’il est peu chargé (eaux épurées), filtrer sous vide.

Faire sécher le filtre au minimum 4 h à 105°C et laisser refroidir au dessiccateur puis peser.

Chaque détermination est effectuée trois fois.

Calcul du résultat : MES = [(M-m) x 10³]/V

MES : matière en suspension (mg/l) M : masse du filtre avec filtrat (mg) M : masse du filtre sans filtrat (mg) V : volume prélevé (ml)

Détermination de la DCO

La demande chimique en oxygène (DCO) est un paramètre qui permet d’évaluer la charge organique biodégradable et une partie de la charge non biodégradable. Elle permet aussi d'apprécier la concentration en matières organiques ou minérales, dissoutes ou en suspension dans l’eau à travers la quantité d’oxygène nécessaire à leur oxydation chimique totale.

Le protocole utilisé présente une méthode dérivée de la norme AFNOR T90-101 pour l’analyse des eaux. C’est la méthode de la micro DCO. Elle est basée sur l’oxydation en milieux acide, d’une prise d’essai d’eau en présence d’une quantité connue de K2Cr2O7, de Ag2SO4 jouant le rôle d’un catalyseur d’oxydation et de HgSO₄ permettant de complexer les ions chlorure, pouvant interférer dans la mesure.

La mesure de la DCO est faite par colorimétrie à 620 nm à l’aide du spectrophotomètre.

Détermination de la DBO5

Sur le principe, c’est le même type de réaction que ci-dessus. Mais, au lieu d’être une réaction chimique via «l’oxydant », c’est l’oxygène dissous ({ saturation) présent dans l’eau

Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aidoté MEGNIKPA Page 35 polluée qui est mise en incubation avec des micro-organismes inoculés. Ce sont eux qui réalisent la réaction d’oxydation { 20 ˚C. La différence fondamentale avec la DCO réside dans le fait que l’on considère que la DBO mesure la pollution dégradable par les micro-organismes alors que la DCO mesure la quantité totale de la matière potentiellement polluante. Elle peut être mesurée sur 5 jours d’incubation (DBO5) ou sur 21 jours (DBO21)

La mesure de la DBO5 est réalisée sur la base de la norme NF-T- 90-103

Elle est faite grâce au système Oxytop. A l’aide de la valeur de DCO obtenue, il faut calculer la DBO théorique. La valeur de la DBO théorique ainsi obtenue nous permet d’avoir, grâce { l’abaque DBO, le volume d’échantillon nécessaire { introduire dans l’Oxytop. Ce dernier est ensuite mis dans l’armoire thermostatique et agité pendant une heure. Au bout de cinq jours, nous observons après lecture sur l’Oxytop, les valeurs de la demande biochimique en Oxygène.

NB : DBOth = 80%DCO

Détermination du Nitrate, du Nitrite et de l’Ammonium

L’azote est souvent responsable de la prolifération des algues et des végétaux aquatiques dans les étendues d’eau. En pourrissant, ces végétaux vont se déposer au fond et reléguer des produits solubles qui vont polluer de nouveau le milieu. La matière qui s’accumule va finir par combler l’étendue d’eau (eutrophisation). L’azote peut se présenter sous plusieurs formes dans l’eau usée. On a :

· L’azote organique où l’azote se retrouve dans des molécules avec de l’hydrogène, du carbone, et du phosphore ;

· L’azote ammoniacal où l’azote est sous forme d’ammoniac dissous dans l’eau (NH3) ou sous forme d’ion ammoniacal (NH4+) ;

· Les ions nitrates NO¯3 (qui sont une forme stable de l’azote dans la nature) ou les ions nitrites NO2.

On a mesuré les deux premières formes par une réaction colorimétrique (la méthode Kjeldahl d’ou le nom « d’azote Kjeldahl » Normes NF-T-90-110). Pour quantifier les nitrates et les nitrites, on a utilisé souvent des techniques de chromatographie ionique. La norme pour le nitrite est NF-T – 90-013 et pour les nitrates c’est NF-T- 906012.

La détermination du nitrate et de l’ammonium est effectuée par spectrophotométrie avec utilisation de cuve de réactifs minutieusement pré-dosés. La lecture de la concentration de nitrate est effectuée sur une longueur d’onde de 340 nm et celle de l’ammonium sur 695 nm avec le DR 2800

Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aidoté MEGNIKPA Page 36 Détermination du phosphate

Le phosphore est lui aussi responsable du développement d’algues, de végétaux aquatiques qui vont générer des problèmes d’eutrophisation.

Il est sous forme organique ou sous forme minérale (PO4H2 orthophosphate, ou polyphosphate). Il est dosé par spectrométrie avec la norme NF-T-90-023.

A 25 ml d’échantillon, on ajoute 2 ml d’acide sulfurique (5,25 N) et du persulfate de Potassium. Afin de permettre la minéralisation, l’échantillon est chauffé à ébullition pendant 30 minutes. Après refroidissement à la température ambiante, on ajoute 2 ml de soude (5 N) pour neutraliser la préparation et 1 ml de molybdovanadate qui permet la mise en évidence du phosphore : plus la solution est jaune, plus il y a de phosphore. La préparation ainsi obtenue est ensuite placée dans le spectrophotomètre MERCK Spectroquant NOVA 60. Le résultat a été affiché en mg/l.

Le carbone organique total COT

Le COT permet de mesurer le carbone sous forme inorganique (CI), qui n’est que du CO2, et le carbone organique (CO). Pour mesurer le CI, l’échantillon est acidifié. Pour mesurer le CO on a oxydé la matière organique par oxydation thermique catalytique à 800-1000 °C.

Germes pathogènes

La méthode de filtration sur membrane est utilisée pour mettre en évidence et dénombrer les germes bactériologiques dans les échantillons d’eau. La lecture est faite après incubation pendant 48 heures aux températures respectives 44˚C (pour les colis) et 37˚C (pour les Streptocoques). Les différents milieux de culture utilisés sont : gélose EHB (Eosine Méthylène Bleue Agar) pour les colis et gélose de Slantz pour les streptocoques

Détermination des cations (ion calcium, ion magnésium et ion fer)

Les ions calcium et magnésium sont dosés par titrage et complexométrie { l’EDTA (acide Ethylène Diamine Tétracétique).

La détermination du taux de fer est faite { l’aide du spectrophotomètre en présence d'indicateurs pour fer: FerroVer.

Détermination des anions (ions bicarbonates, chlores, sulfates, fluorures)

Les ions bicarbonates sont dosés par titrage, leur détermination est basée sur la neutralisation d’un certain volume d’eau par l'acide sulfurique dilué en présence d’un indicateur coloré.

Les ions chlorures sont dosés par titrimétrie au dichromate avec du nitrate d’argent.

Les ions sulfates, fluorures sont dosés par spectrophotométrie avec l'indicateur SulfaVer de Spands et de PhosVer.

Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aidoté MEGNIKPA Page 37 3.2.3. Traitement des données

Les données recueillies sont traitées { l’aide de logiciels adéquats. Entre autres on peut citer : Microsoft office WORD 2007, Microsoft office EXCEL 2007 et ARC-VIEW.

3.3. Matériel

les appareils utilisés sont :

 Le GPS (Global Position Système) de marque X-extra qui nous a permis d’identifier la distance parcouru ;

 un appareil photo de marque SAMSUNG ES65 pour prendre quelques images ;

 une glacière pour conserver les échantillons prélevés ;

 des bouteilles en plastiques de 1, 5 litre pour les eaux usées prélevées ;

 des gants pour la protection des mains lors du prélèvement ;

 de l’eau distillée ;

 une carte de recasement du quartier de ville de Yagbé ;

 une carte de la commune de Sèmè-Podji.

Réalisé par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA

Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page 41

4. Résultats, discussions et dimensionnement d’une station de traitement des eaux usées

4.1. Résultats et discussions

4.1.1. Résultats et analyses de l’étude diagnostique

4.1.1.1. Entretien avec le Directeur de la Société de Brasserie et des Boissons

Suite à notre demande de stage à la SBB, nous nous sommes rendus sur les lieux pour discuter avec le Directeur du sujet que nous avons { traiter. A l’issu de notre entretien, le premier responsable de la société a manifesté la volonté d’accompagner et de traiter ce sujet au sein de sa société. Compte tenu de l’importance du sujet, il a accepté en mettant à notre disposition les données nécessaires.

4.1.1.2. Entretien avec les ouvriers au cours des stages

Les échanges avec le chef d’équipe et les ouvriers ont permis de connaitre le processus de fabrication de la bière OBAMA beer ; de maîtriser les différentes étapes ainsi que les produits entrants. Il faut noter qu’{ l’étape de la filtration de la bière après la fermentation, les brasseries utilisent un produit qu’on appelle le Kieselguhr SiO4 dont le devenir reste aussi un problème dans les PED.

4.1.1.3. Observation visuelle

Il a été constaté au cours du stage que la gestion des déchets solides et liquides constitue un véritable casse-tête pour une industrie en création, vu les dépenses que cela engendre. Il faut remarquer l’existence des dépotoirs de déchets solides ainsi que les points de rejets des déchets liquides qui ne sont rien d’autre que la terre ferme et un bas-fond non loin de la société. Cette gestion a fait l’objet d’étude menée par Ahinivi (2005) sur la Société d’Huilerie du Bénin (SHB) et sur FLUDOR –Bénin. En effet Ahinivi a prouvé que les déchets solides de ces industries sont en partie incinérés soit dans l’enceinte de l’usine, soit dans les quartiers environnants comme le cas de la SHB. la visite de terrain est faite avec une équipe de quatre personnes en vue d’évaluer la persistance de l’odeur et la distance sur laquelle ruisselle l’effluent

4.1.1.4. Effluents industriels

L’utilisation de l’eau dans la brasserie génère des eaux usées et ceci résulte des 10 litres d’eau qu’il faut utiliser par litre de bière produite. A la SBB, les eaux produites sont conduites dans trois regards afin de rejoindre la fosse septique qui est vidée tous les quatre

Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page 42

jours dans des champs. Ces différents regards sont reliés { l’installation de la manière suivante:

Eau provenant du lavage des bouteilles, regard 1 ; Eau issue du maltage et brassage, regard 2 ;

Eau issue de la fermentation, du soutirage et la pasteurisation regard3.

NB : la Société de Brasserie et des Boissons utilise de la soude (NaOH) pour le lavage des cuves.

4.1.2. Résultats et analyse des odeurs

Ce travail a été fait par une équipe de quatre personnes. Ainsi donc dans les rayons de 500 mètres du point de rejet, huit (8) directions autour de ce point sont prises et a permi d’évaluer la persistancede l’odeur sur trois jours.

Figure 5 : Courbe olfactive décrivant la Persistance de l’odeur sur trois jours

La figure ci-dessus traduit l’évaluation de la persistance de l’odeur par rapport aux habitations dans le quartier Yagbé à Djérégbé qui se situent pour la plus part à 500 m environ. De manière générale, cette évaluation de la persistance des odeurs décroit du premier jour au troisième jour et s’annule complètement le quatrième et cinquième jour avant une autre évacuation. Il faut noter que plus nous nous éloignons du milieu récepteur des effluents liquides, plus les odeurs diminuent. Nous constatons que la fréquence de l’odeur observée au niveau des points D1, D2, D3, et D8 est plus importante que celle observée au niveau des points D4, D5, D6, et D7 pendant les trois jours. Cette même évaluation a été faite par Ahinivi (2005) sur la SHB et Fludor. En effet sur une distance de 800 m Ahinivi (2005) a constaté que, plus on s’éloigne du point de rejet, plus la

Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page 43

fréquence de l’odeur diminue et s’annule à hauteur de 400 m pour la SHB et 800 m pour la société FLUDOR. Cette évaluation a été aussi menée par Saloufou (2003) { Cotonou en vue d’évaluer les risques sanitaires de cette pollution sur la population. Ces résultats viennent confirmer notre évaluation pour les rejets des effluents de la SBB.

4.1.3. Résultat des analyses et traitements des données 4.1.3.1. Résultats des analyses physico-chimiques Nous avons fait deux campagnes d’échantillonnage :

Tableau n°5 : résultats des premiers échantillons

Echantillon n 1 Regard

Tableau n°6 : Les résultats du deuxième échantillon

Echantillon N2 Regard

1 Regard

2 Regard

3 Fosse

septique

Paramètres Valeurs moyennes par échantillon Normes nationales de rejet

Conductivité (μS/cm) 305 544 355 546 Non défini

Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page 44

4.1.3.2. Discussions pH

Les différents pH des échantillons prélevés au cours des deux campagnes ne présentent pas une forte variation. (Figure 6 montrant la variation du pH). On observe des variations liées au point de prélèvement qui sont comprises entre 3,68 à 6,14 au cours de la première campagne et 4,53 à 6,16 pour la deuxième campagne. (Confère tableaux n˚5 et n˚6 pour la norme de rejet). Il faut constater que toutes les valeurs du pH ne respectent pas les normes de rejets prévues au Benin. Les valeurs élevées obtenues au niveau du regard 1 sont donc liées { l’activité qui s’y est produite au niveau de la chaine de production. Cette activité est le lavage des bouteilles qui se fait avec de la soude. Par contre au niveau du regard 2 et 3 cela s’explique par l’effet de la fermentation car la fabrication de la Bière à débuter et donc les effluents produits contiennent des levures qui rendent l’eau plus acide. Cet intervalle de variation du pH est préjudiciable { l’environnement. Aussi il causera une conséquence néfaste sur la faune et la flore aquatique dont le pH de croissance se situe entre 6 et 7,2 (MEINCK et al, 1977).

Figure n°6 : Diagramme de variation du pH L’oxygène dissous

Les valeurs de l’oxygène dissous sont plus élevées au cours de la première campagne que la seconde. En général il faut dire que ces valeurs sont faibles et ne respectent aucune norme de rejet. Il est { noter qu’elles sont signe de la forte charge. Ce faible taux d’oxygène dissous pourrait entraver le processus de minéralisation dans les effluents liquides. Les valeurs très faibles observés au niveau de la deuxième campagne, montre que l’effluent produit { chaque niveau n’a pas eu le temps d’être oxygéné dans les regards avant de rejoindre la fosse septique. Ceci est dû { la forte production de l’industrie. AHINIVI (2005) a obtenu ces résultats sur la SHB et la société FLUDOR. Ce qui montre que la charge en matière oxydable est importante. Les résultats obtenus au niveau des regards nous permettent de

Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page 45

Elle est un facteur essentiel dans la mesure où son rôle est déterminant dans l’activité des procédés biologiques. La température des échantillons varie de 27,2 à 33,7 ˚C et de 27,9 à 28,9˚C respectivement pour la première et la seconde campagne. Les faible valeurs obtenues au cours de la deuxième campagne est signe de la forte production car le regard 3 relié à la chaine de production pour accueillir les effluents produits au cours du soutirage. Par cette variation de la température, nous pouvons prévoir un bon développement des microorganismes. Les valeurs obtenues pour la première campagne sont dues aux eaux chaudes de rinçage des appareils de production. La température élevée freine aussi la vie aquatique et beaucoup d’organismes dépourvus de mécanismes de régulation thermique verront leurs activités vitales ralenties (MEINCK et al, 1977; SACHON, 1980).

Figure n°8 : Variation de la Température des deux campagnes

Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page 46

La DCO

Les valeurs des DCO montrent que la pollution organique est très considérable dans les échantillons prélevés. La faible valeur obtenue au niveau du premier regard est due aux

Figure n°9 : Variation de la DCO deux campagnes

Dans la figure 9, les diagrammes de la seconde campagne montre la variation de la DCO depuis les regards jusqu’{ la fosse septique, qui contient en faite le mélange des eaux usées provenant de ces regards. On peut donc dire que cette forte concentration obtenue au niveau de la fosse serait due à ce mélange. AHINIVI (2005) a prouvé que plus la charge organique est importante plus les valeurs des DCO, DBO et MES sont élevées.

La DBO5

Les valeurs obtenues pour les DBO5 expérimentales montrent une très forte charge en matières oxydables. Ces valeurs viennent confirmer celles que nous avions eu au niveau de la DCO. Nous avons tenu compte des DBO5 à 80% et nous avons constaté que seule la DBO5 du regard n˚2 a diminuée par rapport { la deuxième campagne ce qui serait due { la forte productivité de l’usine. Ces valeurs élevées de la DBO5 pendant les campagnes s’expliquent par les rejets trop importants de matières organiques.

Regard 1 Regard2 Regard3

Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page 47

Figure n°10 : Variation de la DBO₅ des deux campagnes

Les valeurs obtenues pour la DBO5 sont corrélées par celles de la DCO. Par conséquent, la forte valeur observée au niveau de la fosse septique est signe d’une forte charge en matières oxydables. La DBO5 croît avec la DCO. En effet, la DBO5 permet d’évaluer seulement la charge biodégradable tandis que la DCO permet d’évaluer la charge organique biodégradable et une partie de la charge non biodégradable. Donc plus il y a de matières biodégradables, plus la DBO5 et la DCO croissent.

Les MES

Au cours des deux campagnes, les résultats montrent que les eaux sont polluées car des regards jusqu’{ la fosse, les valeurs sont largement au dessus de la norme environnementale (Figure 11). Ceci amène à dire que les eaux sont fortement chargées en matières en suspension et donc doivent nécessairement être traitées avant tout rejet en milieu naturel.

Cette teneur en MES élevée s’expliquerait par le fait que la matière organique ne se minéralise. Les valeurs des matières en suspensions sont aussi corrélées avec celles des DBO5

et des DCO car plus la teneur en DCO et en DBO5 est importante plus le taux de MES est élevé. Cette corrélation est remarquée sur tous les échantillons et aussi elle a été prouvé par Ahinivi dans les effluents de la SHB et de la société FLUDOR.

Figure n°11 : Variation de la MES

Regard 1 Regard 2

Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page 48 biodégradabilité et celles supérieur à 2 sont plus ou moins difficilement biodégradables. Les rapports DCO/DBO5 obtenus au cours de la première campagne montrent que la matière organique est biodégradable se traduit par le fait que l’industrie est en faible productivité. La différence est faite au cours de la forte productivité ou le rapport de DCO/DBO5 du mélange des effluents de tous les regards atteigne 2,35.

4.1.3.3. Résultats et discussions des paramètres bactériologiques

Compte tenu du fait qu’ils ont pour la plupart une origine fécale, les germes indicateurs d’une contamination fécale sont recherchés dans les eaux résiduaires. Ceci a été prouvé par THOMAS (1995) en recherchant les indicateurs de contamination pour les eaux potables. Il s’agit des streptocoques fécaux (SF), des coliformes fécaux (CF) et des coliformes totaux(CT).

Tableau n°9 : Les résultats bactériologiques de la première campagne

Echantillon n1 Regard n1 Regard n2 Regard n3

Germes Nombres de colonies par 100ml

CT 470 1360 820

CF 280 728 0

SF 360 250 0

Tableau n°10 : Les résultats bactériologiques de la deuxième campagne

Echantillon n2 Regard n1 Regard n2 Regard n3 Fosses

septique

Germes Nombres de colonies par 100ml

CT 1340 680 2636 720

CF 248 130 380 38

SF 23 18 63 82

Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page 49

Les valeurs obtenues au niveau de la fosse septique sont conformes à celles

Les valeurs obtenues au niveau de la fosse septique sont conformes à celles

Dans le document Caractérisation des eaux usées d’Industrie Agro-Alimentaire (IAA) et dimensionnement d’une station de traitement : (Page 49-0)