Le présent travail a permis la mise au point d’un pilote de filtration horizontale applicable dans les pays en voie de développement qui sont sujets à de gros problèmes d’eau potable. Ce procédé à l’avantage d’être bon marché et de ne nécessiter aucun produit de traitement chimique excepté l’additif« l’eau de javel » qui est utilisé dans toute production d’eau potable. De plus, la conception de ce système a été d’employer des matériaux locaux: des sables de différentes granulométries séparés par tamisage.
Suite aux conseils de la Société de Distribution de l’Eau dans la Région Parisienne (Eaux de Paris), nous avons élaboré et construit un pilote à filtration horizontale dans la capitale de la RCA (Bangui) sur le domaine de la Société de traitement d’eau : « Sodeca ». Le pilote a été alimenté par l’eau du fleuve Oubangui situé à proximité du site, par le biais des pompes utilisés par Sodeca pour l’approvisionnement de son usine.
Une étude générale sur les caractéristiques pluviométriques, des sols des aquifères en surface et en profondeur, et sur le fleuve Oubangui (eau, sédiments, et eaux interstitielles) a été entreprise dans ce travail. Nos résultats ont montré une contamination bactérienne des aquifères de surface, alors que les nappes souterraines sont saines car protégées des contaminations anthropiques. Certains aquifères présentent une pollution en fer en raison de la nature du sol.
Pour utiliser l’eau du fleuve, nous avons été amenés à faire un suivi de la qualité de l’eau, des eaux interstitielles et des sédiments à différents sites dans la région de Bangui en particulier la turbidité, la température, le pH, la conductimétrie, l’analyse chimique (DBO5, Oxygène dissous, fer, chlorophylles, phéopigments …).
Notons que les eaux interstitielles présentent des teneurs anormalement élevées en fer et moindre en manganèse dues aux températures tropicales qui favorisent le développement bactérien responsable de la réduction des composés ferriques.
A l’issue de cette étude, nous avons pu montrer que la zone de captage utilisée par la Société Sodeca est celle qui est la plus adaptée à nos objectifs.
Le pilote a une longueur de 14 m et une section de 1m2, il est constitué de 4 éléments :
- Un décanteur permettant un dépôt des particules en suspension et une oxydation partielle du fer soluble ;
- Une zone de sable de granulométrie comprise entre 4et 8 mm, de longueur 3 m et de section 1 m2 et de pente 1%;
- Puis une zone de sable de granulométrie comprise entre 0 et 4 mm de dimension 6 m x 1 m2 et de pente 14% ;
- Puis une zone de gravier de granulométrie 20 x 40 mm (pente nulle);
- Enfin un récepteur.
4 piézomètres ont été installés dans les compartiments constitués par des sables.
Le débit moyen a été de 400 litres/heure. L’utilisation d’un traceur « la fluorescéine » a montré que le temps de transit des eaux est voisin de 7 heures.
Le fonctionnement du pilote a été limité à 1an et demi en raison de fuites causées par les termites.
Un suivi de la turbidité, pH, conductivité oxygène, carbone organique, et analyse bactérienne a été réalisé dans le temps et dans les différents compartiments.
A partir de ces résultats nous avons déduit que l’eau récupérée du pilote a les mêmes caractéristiques qu’une eau brute de distribution utilisée en Europe avant addition d’eau de javel.
Un modèle mathématique (élaboré à partir du logiciel MODFLOW) calé à partir du traceur « fluorescéine » a permis de comprendre le transit de l’eau à travers les différents compartiments du pilote.
Dans une dernière partie, nous avons voulu examiné l’état des sables en particulier les modifications de surface et les dépôts générés au cours du fonctionnement du pilote dans les différents compartiments. Les études morphologiques, texturales et chimiques ont montré des changements dans la composition superficielle des matériaux. Nous avons constaté la présence de dépôts d’argiles , de matière organique et d’hydroxydes de fer dans les interstices et fissures des grains de sable induits par l’écoulement et l’érosion de l’eau. Ces dépôts sont responsables d’une augmentation de l’aire spécifique variable selon la taille des particules. Afin de vérifier l’impact de ces modifications de surface sur les propriétés adsorbantes des sables utilisés, nous avons étudié et comparé les capacités d’adsorption des différents matériaux vis-à-vis du colorant alimentaire ; « bleu de méthylène » par rapport au sable originel du fleuve Oubangui. Nos résultats ont montré clairement une meilleure performance des propriétés adsorbantes des sables par rapport à ceux de l’Oubangui, principalement dans la première moitié du pilote (voisinage des piézomètres 1 et 2). Cette exaltation de la capacité d’adsorption a été reliée à l’apport de matière organique. Nous avons observé effectivement une bonne corrélation entre le carbone organique et la quantité du colorant QBM particulièrement au voisinage
des piézomètres 1 et 2. Aucune corrélation n’a été détectée entre la quantité maximale (déterminée à partir de l’isotherme de Langmuir), la concentration d’argile et d’hydroxyde de fer fixé.
Le système de traitement d’eau que nous avons développé à Bangui permet donc d’obtenir une eau potable à partir d’eau de fleuve, technique qui devrait être très utile aux besoins criants des populations locales qui ne bénéficient pas d’eau de distribution et même d’eau potable. Compte tenu de l’expérience acquise, et afin de rendre durable le pilote exploité, des aménagements seront nécessaires, en particulier la protection contre les termites avec des parois en béton ou briques en contact avec les géomembranes et géotextiles.
De plus des études en laboratoire ont montré l’intérêt de la brique pilée comme adsorbant (meilleure que le sable) matériau qui mériterait d’être employé dans notre système de filtration horizontale en remplacement d’un ou plusieurs compartiments de sable.
Le modèle de transit des eaux à travers le pilote que nous avons conçu pourra être utilisé comme un outil de gestion et de prévision, rendant alors le pilote modulable et permet par la suite de proposer, en fonction d’une problématique donnée, le dimensionnement approprié du pilote, il pourra être appliqué pour prévoir l’influence des dimensions disponibles du site retenu où sera construit le système, afin de déterminer les longueurs et les pentes des différents modules du site choisi pour optimiser le temps de transit et permettre ainsi que le traitement correct de l’eau. Cette optimisation permettra aussi de tenir compte de la cinétique de dégradation des polluants suivant leur nature et donc du temps nécessaire à leur élimination.