CHAPITRE 7 : INFLUENCE DU PH SUR LA CAPACITE EPURATOIRE DE
7.1. L’évolution des Paramètres de suivi du fonctionnement
CHAPITRE 7 : INFLUENCE DU PH SUR LA CAPACITE EPURATOIRE DE LA JACINTHE D’EAU
Ce chapitre traite de de l’influence du pH sur la croissance de la jacinthe et par ricochet sur l’évolution de la qualité des effluents soumis à ces jacinthes d’eau après un temps de séjour donné. Ainsi à l’aide de l’acide sulfurique et d’hydroxyde de sodium, nous avions fait varier le pH (de pH 5 à pH 9) de l’eau usée en sortie du bassin. Pour ce faire, nous avions disposé de cinq bassins d’expérimentation disposés dans l’ordre de bassin à pH 5, bassin à pH 6, bassin à pH 7, bassin à pH 8 et bassin à pH 9.
7.1. L’évolution des Paramètres de suivi du fonctionnement
Les mesures issues des paramètres de suivi du fonctionnement sont consignées dans le tableau C en annexe 3. Les paramètres de suivi du fonctionnement ainsi que les paramètres globaux de pollution ont été mesurés tout au long du temps de séjour sur les cinq bassins. Le coefficient de variation (Cv), qui représente le rapport entre l’écart-type et la moyenne de chaque paramètre, nous a permis de mesurer la dispersion relative des valeurs des différents paramètres.
La figure 26 présente l’évolution du pH dans chacun des cinq bassins tout au long de l’expérimentation
Figure 25: L’évolution du pH dans les bassins d’expérimentation
De l’analyse de ces courbes, nous constatons que le comportement du pH dans l’ensemble des bassins peut être décrit suivant trois périodes distinctes.
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Une première période allant du premier au huitième jour, une deuxième période allant du neuvième au quatorzième et une dernière période allant du quinzième à la fin de l’expérience.
Durant les huit premiers jours de l’expérimentation, nous avions constaté que :
Dans les bassins de pH 5 et pH 6, les valeurs quotidiennes de pH enregistrées augmentent progressivement et passent respectivement de pH 5 à pH 6,274 et de pH 6 à pH 6,573.
Dans les bassins de pH 7, pH 8 et pH 9, les valeurs quotidiennes de pH enregistrées diminuent progressivement et passent respectivement de pH 7 à pH 6,890, de pH 8 à pH 6,890 et de pH 9 pH 7,513.
Remarquons que de façon générale, toutes les valeurs de pH convergent vers la plage de pH compris entre 6,5 et 7,5 Robert Allgayer (2006) qui n’est rien d’autre que la plage de pH pour une croissance optimale de la jacinthe d’eau.
Nous pouvons dire que durant les huit premiers jours, la jacinthe d’eau essaie de s’adapter au milieu et tente à ramener le pH du milieu à une valeur propice à son développement optimal.
Dès le neuvième jour, nous avions constaté une variation brusque des pH se traduisant par une modification des allures des différentes courbes. Les valeurs de pH enregistrées au niveau des bassins de pH 5, pH 6 et pH 7 chutent tandis qu’au niveau des bassins des pH 8 et pH 9, les valeurs de pH augmentent.
Notons qu’au niveau des bassins de pH 7 et pH 8 les variations du pH sont moins prononcées. Du neuvième au quatorzième jour, les courbes de la variation du pH dans tous les différents bassins suivent une allure sinusoïdale.
Au-delà du quatorzième jour, les valeurs de pH dans les différents bassins chutent lentement et progressivement pour atteindre 2,836, 3,098, 5,755, 6,356 et 7,161 respectivement pour les bassins de pH 5, pH 6, pH 7, pH 8 et pH 9.
De façon générale, nous avions constaté au fil des jours une acidification progressive de l’eau usée contenue dans chaque bassin et nous rejoignons Kim and Kim qui disaient que la surface des racines de la jacinthe d’eau a une charge électrostatique négative. Par conséquent, une diminution de pH peut entraîner une neutralisation des charges électrostatiques par libération d’ions H+ et favoriser la diffusion de particules dans les racines des plantes et donc leur rétention. De même après adsorption des nutriments en particuliers les ions ammonium, la jacinthe d’eau libère des ions H+ pour la compensation Bendada (2005).
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La figure 27 présente l’évolution de la conductivité dans chacun des cinq bassins tout au long de l’expérimentation
Figure 26 : L’évolution de la conductivité dans les bassins d’expérimentation
De l’analyse de cette figure, nous constatons une augmentation progressive de la conductivité dans tous les cinq bassins durant tout le temps de séjour. Les courbes de l’évolution des conductivités en fonction du temps de séjour présente la même allure dans tous les bassins d’expérimentation. Notons cependant une augmentation brusque de la conductivité dans tous les bassins dès le neuvième jour. A la suite de cela, l’évolution de la conductivité dans les bassins à pH 5, pH 6 et pH 9 sont beaucoup plus rapide de celle des autres. Ce comportement pourrait être est due à la quantité d’acide sulfurique et d’hydroxyde de sodium ajoutée à l’eau usée lors de l’ajustement des pH ainsi qu’aux différentes activités ayant lieu au sein des bassins qui conduisent à la libération des ions participant à l’augmentation de la conductivité dans l’eau sans oublier aussi l’évapotranspiration.
La figure 28 présente l’évolution de la température dans chacun des cinq bassins tout au long de l’expérimentation
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
1 6 11 16 21 26
Conductivité (µS/cm)
Temps de séjour (jours)
Sous l'atelier
Bassin à pH 5 Bassin à pH 6 Bassin à pH 7 Bassin à pH 8 Bassin à pH 9
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Figure 27 : L’évolution de la température dans les bassins d’expérimentation
Les températures enregistrées au niveau des cinq bassins ont très peu varié dans le temps. Ces températures sont comprises 24,9 °C et 27,3°C (voir tableau C en annexe 3). Remarquons que ces températures sont parfaitement inscrites dans la gamme de température (22°C et 30°C) propice au développement de la jacinthe d’eau Robert Allgayer (2006).
La figure 29 présente l’évolution de la turbidité dans chacun des cinq bassins tout au long de l’expérimentation
Figure 28 : L’évolution de la turbidité dans les bassins d’expérimentation
24,5 25 25,5 26 26,5 27 27,5
1 6 11 16 21 26
Température (°C)
Temps de séjour (jours)
Sous l'atelier
Bassin à pH 5 Bassin à pH 6 Bassin à pH 7 Bassin à pH 8 Bassin à pH 9
0 10 20 30 40 50 60 70 80
1 6 11 16 21 26
Turbidité (NTU)
Temps de séjour (jours)
Sous l'atelier
Bassin à pH 5 Bassin à pH 6 Bassin à pH 7 Bassin à pH 8 Bassin à pH 9
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La turbidité initiale dans les cinq bassins a chuté progressivement du premier jour jusqu’à s’annuler dans un premier temps dès le huitième jour. Ce qui pourrait être due à la décantation rapide des MES au début de l’expérience.
Au niveau des bassins à pH 5, pH 6, pH 7 et pH 8, du huitième jour au onzième jour, on observe à nouveau une augmentation de la turbidité. Au-delà du onzième jour, les valeurs de turbidités enregistrées dans ces mêmes bassins chutent progressivement jusqu’à s’annuler au dix-neuvième jour. Ces observations au niveau des bassins à pH 5, pH 6, pH 7 et pH 8 s’expliqueraient par un début de dégénérescence des plants de jacinthes d’eau dans ces bassins entre le huitième et le douzième jour. Au-delà du douzième jour, après une reprise de vie normale des jacinthes d’eau on assiste à une décantation des MES ce qui entraine une chute progressive de la turbidité. Au niveau du bassin à pH 9, nous avions observé une augmentation brusque et prononcée de la turbidité au neuvième jour. La valeur de la turbidité est passée de 3,81 NTU à 23,36 NTU.
Cette valeur est restée approximativement constante jusqu’à la fin de l’expérimentation au vingt-unième jour. La variation de la turbidité obtenue au niveau du bassin à pH 9 serait due non seulement à la dégénérescence partielle dès le neuvième jour des plants de jacinthes d’eau contenus de ce bassin mais au développement accentué des microphytes observé dans ce bassin. De plus la basicité de l’eau usée contenue dans ce bassin est favorable au bon développement des microphytes. Mais ce développement des microphytes a varié en fonction de chaque bassin. De plus la basicité de l’eau contenue dans ce bassin est favorable au bon développement des microphytes. Cette variation de la turbidité observée au sein de chaque bassin tout au long de l’expérimentation est en effet caractéristique du traitement subi par l’eau usée dans chaque bassin surtout en ce qui concerne les matières en suspension.
7.2. Les Paramètres globaux de mesure de la pollution
Le suivi des paramètres globaux de pollution a été effectué hebdomadairement. Ainsi, les prélèvements ont été effectués hebdomadairement c’est-à-dire les septième, quatorzième et le vingt-et-unième jour au sein des différents bassins d’expérimentation. Ces prélèvements sont analysés et les résultats obtenus ont été consignés dans le tableau D en annexe 4. Afin de mieux suivre l’évolution du taux d’élimination de chaque paramètre en fonction du temps de séjour et de chaque bassin, les histogrammes ont été construits.
Les figures 30 et 31 présentent respectivement les taux d’élimination de la DCO et de la DBO5 dans les cinq bassins tout au long de l’expérimentation
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Figure 29 : L’évolution de la DCO dans les bassins d’expérimentation
Figure 30 : L’évolution de la DBO5 dans les bassins d’expérimentation
70,94 75,78 79,93
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De l’observation des figures 30 et 31, nous constatons que la DCO et la DBO5 évoluent de la même manière. En effet, la DCO initialement de 175,385 mg O2/L a connu au septième jour des abattements de 70,94%, 75,78%, 79,93%, 49,82% et 41,87% respectivement pour les bassins d’expérimentation à pH 5, pH 6, pH 7, pH 8 et pH 9. Dans le même temps, la DBO5 a connu des abattements de 74,29%, 77,15%, 85,71%, 48,57% et 37,14% respectivement pour les bassins d’expérimentation à pH 5, pH 6, pH 7, pH 8 et pH 9. Les abattements supplémentaires enregistrés au quatorzième jour pour la DCO sont de 3,71%, 2,27%, 2,91%, 16,66% et 2,27% respectivement pour les bassins d’expérimentation à pH 5, pH 6, pH 7, pH 8 et pH 9 ; et pour la DBO5, ces abattements supplémentaires sont de 3,81%, 3,81%, 1,90%, 20,95% et 7,62%
respectivement pour les bassins d’expérimentation à pH 5, pH 6, pH 7, pH 8 et pH 9. Enfin, les abattements supplémentaires enregistrés au vingt-unième jour pour la DCO sont de 1,14%, 1,88%, 0,841%, 6,60% et 2,02% respectivement pour les bassins d’expérimentation à pH 5, pH 6, pH 7, pH 8 et pH 9 ; et pour la DBO5, ces abattements supplémentaires sont de 1,90%, 1,90%, 0,95%, 6,67% et 3,81% respectivement dans les bassins d’expérimentation à pH 5, pH 6, pH 7, pH 8 et pH 9. Cette variation des abattements enregistrés montre que l’élimination de la charge organique contenue dans les eaux usées est fortement influencée par le pH de départ de l’eau usée. Pour des eaux usées basique, l’élimination de la pollution carbonée par la jacinthe d’eau est plus difficile ; Plus la basicité du milieu augmente, plus l’abattement diminue. Le même résultat est observé pour les EU à pH acide ; Les abattements enregistrés pour ces eaux sont supérieurs aux abattements des EU à pH basique. Cependant, l’élimination de la pollution carbonée en milieu acide est meilleure à l’élimination de la pollution carbonée en milieu basique.
Il est important de constater que les EU à pH neutre (bassin à pH 7), reste le meilleur pour l’élimination de la pollution carbonée par la jacinthe d’eau. Les abattements totaux enregistrés dans ce cas sont excellents : 83,68 % pour la DCO et 88,56 % pour la DBO5. Remarquons aussi bien que pour la DCO et la DBO5, la bonne partie des abattements enregistrés a eu lieu le septième jour et que les abattements obtenus dans chaque bassin après le septième jour sont majeurs (plus de la moitié des charges sont abattus) et c’est le bassin à pH 7 qui présente le meilleur abattement 79,93% pour la DCO et 85,71% pour la DBO5. Cela témoigne que les jacinthes d’eau se sont vite adaptées au milieu de vie de pH 7. Après le septième jour, les taux d’élimination de la DCO et de la DBO5 sont faibles dans tous les bassins. Seul le bassin à pH 8 a connu un taux un peu
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élevé d’élimination de la DCO et de la DBO5 au quatorzième jour et au vingt-unième jour comparativement aux autres bassins soient respectivement 16,66%
et 6,60% pour la DCO et 20,95% et 6,67% pour la DBO5. Cela serait due au fait que les jacinthes d’eau introduites dans ce bassin ont pris du temps à s’adapter au milieu et de plus, le pH de ce bassin après le septième jour est de 6,890 donc proche de 7. Alors, nous rejoignons Robert Allgayer (2006) qui ont conclu que la jacinthe d’eau connaît une croissance optimale à un pH compris entre 6,5 et 7,5. De ce qui précède, c’est le bassin à pH 7 qui donné le meilleur rendement en terme d’élimination de la DCO et de la DBO5. Après analyse de ces histogrammes, nous pouvons conclure que si on allait tenir compte uniquement de la pollution carbonée, un temps de séjour de sept (07) jours est optimal.
La figure 32 présente le taux d’élimination des MES dans les cinq bassins tout au long de l’expérimentation
Figure 31 : L’évolution des MES dans les bassins d’expérimentation
L’analyse globale des abattements des MES dans les différents bassins montre que le bassin à pH 8 présente le meilleur taux d’abattement des MES après les vingt-un jours d’expérimentation. Cependant, le bassin à pH 7 présente le meilleur taux d’abattement après sept jours et quatorze jours
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Figure 32 : L’évolution des P-PO43- dans les bassins d’expérimentation
L’analyse de ces histogrammes, nous constatons que l’élimination des orthophosphastes par la jacinthe d’eau se fait mieux en milieu de pH 6 et pH 8.
Pour ces deux bassins des abattements de près de 95 % du P-PO43- ont été enregistrés. Les milieux trop acide (pH 5) ou trop basique (pH 9) rendent l’élimination de la pollution phosphorée difficile pour la jacinthe d’eau. Il est important de souligner et ceci contrairement à nos attentes que le milieu neutre (bassin à pH 7) présente un abattement inférieur au milieu légèrement acide pH 6 et légèrement basique pH 8.
La figure 34 présente le taux d’élimination de NG dans les cinq bassins tout au long de l’expérimentation
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Figure 33 : L’évolution de l’azote global dans les bassins d’expérimentation
L’azote contenu dans notre eau usée au début de l’expérience était majoritairement sous forme organique. Au septième jour de l’expérimentation, une forte concentration en nitrate a été observée dans les bassins à pH 5, pH 6, pH 7 et pH 8 suivie d’une dégradation de l’azote Kjeldhal. Nous pouvons dire que nous avions assisté à une ammonification (transformation de l’azote organique en ammonium) suivie d’une nitrification (transformation de l’ammonium en nitrate). L’analyse de cette figure montre qu’au septième jour que c’est le bassin à pH 7 qui a connu le plus grand abattement en NG soit 31,73%. Remarquons que les abattements obtenus au vingt-unième jour sont majeurs soient 44,36%, 38,89%, 42,87, 54,82% et 19,56% respectivement dans les bassins à pH 5, pH 6, pH 7, pH 8 et pH9. Au total, c’est le bassin à pH 8 qui a fourni le plus grand abattement en azote global soit 94,02%. Les taux d’élimination en NG obtenus dans les bassins à pH 5, pH 6, pH 7 et pH 8 justifient le développement des jacinthes d’eau obtenues dans ces bassins.
9,18 16,17
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