PARTIE III : CADRE, MATERIEL ET METHODES
3.3. Méthodes de prélèvement
3.3.2. Méthodes de prélèvement des matières végétales
Les papayes achetées ont été triées afin de choisir celles qui sont mûres. Celles qui sont sélectionnées sont lavées, découpées et les graines sont retirées.
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3.4. Méthode de traitement
3.4.1. Préparation des coagulants
Des essais de traitement ont été réalisés avec deux coagulants : l’extrait aqueux de Carica papaya qui est un coagulant naturel et une solution de sulfate d’aluminium (alun) qui est un coagulant chimique.
3.4.1.1. Préparation de l’extrait aqueux des graines de Carica papaya Les graines de Carica papaya utilisées dans cette étude ont été obtenues après épluchage et découpage des papayes mûres. Ensuite, ces graines ont été rincées à l’eau distillée puis séchées. Le séchage est fait au laboratoire à la température ambiante pendant 7 jours. Les graines séchées ont été réduites en poudre à l’aide d’un mortier de laboratoire puis tamiser à l’aide d’un tamis pour obtenir une poudre plus fine. Une quantité de 3 g de la poudre obtenue a été dispersée dans 100 mL d’eau distillée. La suspension a été agitée pendant 1h à l’aide d’un agitateur magnétique. Après 1h de sédimentation, le surnageant a été filtré sur du papier filtre plissé Wattman et le filtrat recueilli a été utilisé comme coagulant pour servir aux essais de traitement. Le résidu est séché à 50o C à l’étuve pendant trois jours jusqu’à ce que sa masse soit invariable. La quantité de poudre de graines de Carica papaya dissoute dans l’extrait est déduite après pesée des résidus séchés. La concentration de l’extrait en graines de Carica papaya a été calculée à partir de la masse obtenue (3-2,2)/0,1=8g/L.
Photo 4 : Graines de Carica papaya avant et après séchage et la poudre Source : laboratoire central d’analyses des eaux
Graines fraiches Graines séchées Poudre
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 37 Photo 5 : Solution obtenue après agitation magnétique
Source : laboratoire central d’analyses des eaux
3.4.1.2. Préparation de la solution de sulfate d’aluminium
Une quantité de 5 g de sulfate d’aluminium a été dissoute dans 250mL d’eau distillée. La solution obtenue de concentration 20g/L a été utilisée comme coagulant.
3.4.2. Procédure des essais de traitement au Jar-test
Le traitement des échantillons d’eau du lac Nokoué a été effectué par des essais de coagulation-floculation types jar-test. Des volumes croissants (2 ml, 4 ml, 6 ml et 8 ml) d’extrait aqueux des graines de Carica papaya ou de sulfate d’aluminium ont été ajoutés à 250mL d’eau brute contenue dans une série de 4 béchers de 1L d’un floculateur numérique 10408 Fisher Bioblock Scientific à l’aide d’une micropipette. Le mélange a été agité par les pâles rectangulaires du floculateur à 200 trs (agitation rapide) pendant 5 minutes puis à 50 trs (agitation lente) pendant 20 minutes. Après 2h de sédimentation, un volume de 100mL du surnageant a été siphonné. Sur ce prélèvement, le pH, la température, la turbidité résiduelle, les concentrations en fer et en manganèse ont été déterminés.
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Photo 6 : Déroulement des essais de Jar-test Source : laboratoire central d’analyses des eaux 3.5. Méthodes d’analyse
Les méthodes d’analyse utilisées sont les mêmes que celles employées dans la partie I (1.5.).
Les paramètres physico-chimiques recherchés pour notre étude sont la conductivité, le pH, la température, la turbidité, le fer total et le manganèse.
Après la détermination des concentrations en différents paramètres des eaux brutes et traitées, nous avons procédé au calcul des abattements. Les taux d’abattement ou d’élimination des constituants recherchés dans les eaux traitées ont été déterminés par la formule :
Vi : représente la valeur (ou concentration) du paramètre dans l’eau brute
Vf : représente la valeur (ou concentration) du même paramètre dans l’eau traitée.
T(%) : taux d’abattement ou d’élimination
Les germes recherchés sont les coliformes totaux et fécaux puis des streptocoques fécaux.
(Vi – Vf) * 100 T(%)=
Vi
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PARTIE IV : RESULTATS ET DISCUSSION
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PARTIE IV : RESULTATS ET DISCUSSION
Dans cette partie, nous présenterons les résultats d’analyses physico-chimiques avant et après traitement des eaux d’une part, et les résultats d’analyses bactériologiques d’autre part.
4.1. Caractéristiques physico-chimiques dans les échantillons (par compartiment C) 4.1.1. Caractéristiques physico-chimiques des eaux du 1er C avant et après traitement
Elles sont présentées dans le tableau 3:
Tableau 3 : Caractéristiques physico-chimiques des différents échantillons du 1er C Paramètres Unité de
L’analyse des résultats montre que la conductivité est presque invariable après traitement.
C‘est le même constat au niveau du pH. La température par contre augmente au fur et à mesure d’augmentation de la concentration du coagulant.
Les résultats au niveau de la turbidité montrent que seule la dose de 20mg/l permet une réduction. A partir de la concentration 40mg/L, plus la dose augmente, plus l’eau est trouble.
Les paramètres comme le fer total et le manganèse diminuent quand la dose augmente.
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 41 4.1.2. Caractéristiques physico-chimiques des eaux du 2ème C avant et après traitement
Elles sont présentées dans le tableau 4:
Tableau 4 : Caractéristiques physico-chimiques des différents échantillons du 2ème C Paramètres Unité de
mesure
Eau brute du 2ème C
Eaux traitées du 2ème C
Dose de coagulant des graines de C. papaya (mg/l)
20 40 60 80
Conductivité μS/cm 90 96 100,1 104,3 112,2
pH 6,13 5,58 5,58 5,58 5,58
Température °C 23,1 24,2 24,3 24,9 24,6
Turbidité NTU 39,7 35,5 39,7 45,6 46
Fer total mg /L 1,38 1,18 1,13 1 0,93
manganèse mg /L 0,8 0,6 0,5 0,5 0,5
C : compartiment
L’analyse des résultats permet de constater que la conductivité augmente au fur et à mesure de l’augmentation de coagulant. Le pH diminue mais reste intact tout au long d’ajout de coagulant. La température par contre augmente au fur et à mesure d’augmentation de la concentration du coagulant.
Les résultats au niveau de la turbidité montrent que seule la dose de 20mg/l permet une réduction. A partir de la concentration 40mg/l, plus la dose augmente, plus l’eau est trouble.
C’est presque le même cas au niveau du manganèse. Quant au fer total, lorsque la dose de coagulant augmente, la concentration en fer total diminue.
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4.1.3. Caractéristiques physico-chimiques des eaux du 3ème C avant et après traitement
Elles sont présentées dans le tableau 5 :
Tableau 5 : Caractéristiques physico-chimiques des différents échantillons du 3ème C Paramèt turbidité vu la turbidité initiale surtout avec la dose de 20mg/l. Quant au fer total, lorsque la dose de coagulant augmente, la concentration en fer total diminue surtout avec l’alun. Au niveau du fer, on note une meilleure diminution avec la dose de 20mg/l.
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 43 4.2. Abattement de la turbidité, des teneurs en fer total et manganèse dans les différents échantillons
4.2.1. Abattement de la turbidité, des teneurs en fer total et manganèse dans les eaux traitées avec les graines de Carica papaya
4.2.1.1. La turbidité
Les résultats d’abattement de la turbidité (ou l’activité coagulante) sont représentés sur les figures suivantes :
Figure 3 : Evolution des concentrations résiduelles de la turbidité en fonction de la dose du coagulant de Carica papaya
L’analyse de ces résultats montre que les graines de Carica papaya permettent de réduire les turbidités avec une activité coagulante de 50% mais avec la plus faible dose de coagulant (20mg/l). Ces résultats obtenus sont similaires à ceux d’autres auteurs pour abattre la turbidité des eaux (Shilpa et al., 2012, Bidhendi et al. 2009 ; Shahriari et al. 2012).
Les turbidités initiales 39,7 ; 44,5 et 81,5 NTU des eaux respectivement de C2, C1, C3 ont été réduites aux pourcentages respectifs 10,88 ; 19,77 et 50,06% avec la même dose de coagulant.
De ce fait, on déduit deux conclusions. La première est que cette augmentation de la turbidité à la suite de la dose de 20mg/l serait liée à la présence de la matière organique lorsque la dose augmente. La deuxième conclusion est que ces coagulants ont plus d’effet sur les eaux plus turbides. C’est le cas de C3.
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Les comparaisons effectuées par rapport aux résultats de Verma et al. 2015, ne sont pas les mêmes ou l’abattement est progressif au fur et à mesure de complément de la dose. Cette divergence pourrait-être liée à la diversité du milieu de culture des papayers et autres particularités environnementales.
4.2.1.2. Le fer total
Les résultats d’élimination du fer total sont présentés sur les figures suivantes :
Figure 4 : Evolution des concentrations résiduelles du fer total en fonction de la dose de coagulant de Carica papaya
L’analyse des résultats obtenus permet de retenir que l’augmentation progressive de la dose de coagulant allant de 20mg/l à 80mg/L favorise une élimination de la teneur en fer total.
Cette augmentation de coagulant permet de passer progressivement de 2,01 à 1,41mg/l pour C1 ; de 1,38 à 0,71mg/L pour C2 et de 2 à 1,02mg/l pour C3.
Le meilleur rendement obtenu en évaluant les résultats des trois compartiments est de près de 40% avec la dose maximale (80mg/l). Ces résultats sont semblables à ceux de Fatombi et al.
(2013) avec le Moringa oleifera et Nougbode (2015) utilisant l’Aloe vera avec la dose de
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 45 4.2.1.3. Le manganèse
Les résultats d’élimination du manganèse sont présentés sur les figures suivantes :
Figure 5 : Evolution des concentrations résiduelles du manganèse en fonction de la dose du coagulant de Carica papaya
Les résultats obtenus permettent de dire que l’augmentation progressive de la dose de coagulant allant de 20mg/L à 80mg/L favorise une élimination de la teneur en manganèse au niveau du C1. Cette augmentation de coagulant permet de passer progressivement de 1 à 0,1mg/L et le rendement obtenu est de 90%. Ces résultats sont semblables à ceux de Fatombi et al. (2013) avec le Moringa oleifera. Néanmoins, les résultats de C1 ne sont pas les mêmes comparativement à ceux des compartiments C2 et C3 où les meilleurs rendements (37,5%
pour C2 et 50% pour C3) sont obtenus avec la dose de coagulant (40mg/L). Ces résultats sont semblables à ceux de Nougbode (2015) avec l’Aloe vera.
A travers cette photo, on constate que l’eau en cours de traitement est devenue plus claire par rapport à son état initial.
De point de vue visuel, le coagulant des graines de Carica papaya joue un rôle dans la clarification de l’eau. Ces constats confirment les résultats de Verma et al., 2015.
4.2.2. Abattement de la turbidité, des teneurs en fer total et manganèse dans les eaux traitées du 3ème C avec le sulfate d’aluminium et les graines de Carica papaya Les traitements réalisés avec le sulfate d’aluminium sont effectués sur les eaux du 3ème C
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4.2.2.1. La turbidité
Figure 6 : Evolution des concentrations résiduelles de la turbidité avec la solution d’alun et le coagulant de Carica papaya
L’analyse de ces résultats montre que les deux coagulants permettent une réduction de la turbidité. Comparant les deux coagulants, on constate que l’alun donne un meilleur abattement 98,63% que le coagulant des graines de Carica papaya 50% avec une turbidité de l’eau brute de 81,5 NTU. Ces meilleurs abattements au niveau des deux sont obtenus avec la dose de 20mg/L. De ce fait, on déduit que les coagulants ont plus d’effet lorsque les eaux sont plus turbides.
Ces résultats au niveau de l’alun sont similaires aux recherches de Nougbode (2015), Fatombi et al. (2013) qui ont donné des taux d’abattement avoisinant 100%. Néanmoins, l’ajout progressif d’alun ne permet pas une diminution progressive de la turbidité.
4.2.2.2. Le fer total
Figure 7 : Evolution des concentrations résiduelles du fer total avec la solution d’alun et le coagulant de Carica papaya
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 47 L’analyse de ces résultats montre que les deux coagulants permettent une réduction de la concentration en fer total. Comparant les deux coagulants, on constate que l’alun donne un meilleur abattement 97,5% avec la dose de 20mg/L que le coagulant des graines de Carica papaya 48,5% avec la dose de 80mg/L pour 2mg/L de concentration en fer total de l’eau brute. De ce fait, on déduit que les coagulants ont plus d’effet lorsque les eaux sont plus turbides. Ces résultats au niveau de l’alun sont semblables aux travaux de recherches de Nougbode (2015), Fatombi et al. (2013).
4.2.2.3. Le manganèse
Figure 8 : Evolution des concentrations résiduelles du manganèse avec la solution d’alun et le coagulant de Carica papaya
L’analyse de ces résultats montre que les deux coagulants permettent une réduction de la concentration en manganèse. Comparant les deux coagulants, on constate que le coagulant des graines de Carica papaya donne un meilleur abattement 50% avec la dose de 40mg/L que l’alun 30% avec la dose de 40mg/L pour 1 mg/L de concentration en manganèse de l’eau brute. Notons que le complément de coagulant des 2 côtés n’a pas eu d’effet.
Ces résultats confirment les travaux de recherche de Nougbode (2015), Fatombi et al. (2013) mais la dose optimale de réduction n’est pas la même. L’analyse complète des résultats sur l’alun permet de retenir que l’alun est un coagulant efficace.
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4.2.2.4. Aspect visuel des eaux brutes et traitées avec le coagulant des graines de Carica papaya et la solution de sulfate d’aluminium
Photo 7 : Aspect des eaux brutes et traitées avec le coagulant des graines de Carica papaya et la solution de sulfate d’aluminium
A travers cette photo, on constate que les eaux en cours de traitement sont devenues plus claires par rapport à l’eau brute. Ce qui est dû à l’action des coagulants utilisés le meilleur effet de coagulation est obtenu avec la solution du sulfate d’aluminium.
L’alun joue un rôle important dans la correction de la couleur et la clarification de l’eau. Ces constats confirment les résultats de Nougbode (2015) et Fatombi et al. (2013).
4.3. Caractéristiques microbiologiques avant et après traitement de l’eau
Les analyses microbiologiques ont été réalisées avec les eaux du 3ème C. Seulement les eaux traitées aux coagulants du Carica papaya ont été analysées y compris les eaux brutes.
Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 7.
Eau brute Eau en cours de traitement avec
l’alun Eau en cours de traitement avec les
graines de C. papaya
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 49 Tableau 6: Résultats des analyses microbiologiques des eaux brutes et traitées du 3ème C avec le coagulant des graines de Carica papaya
Bactérie Echantillons
Doses de coagulant (mg/L)
0 40 60
Coliformes totaux
(UFC/100mL)
Forte présence Présence Présence
Abattement des coliformes totaux (%)
/ Faible abattement Faible abattement
Coliformes fécaux
(UFC/100mL)
Forte présence Présence Présence
Abattement des coliformes fécaux (%)
/ Faible abattement Faible abattement Streptocoques fécaux
(UFC/100mL)
Forte présence Fort abattement Abattement Abattement des streptocoques
fécaux (%)
/ 80 60
Il ressort de ces résultats que les graines de Carica papaya n’ont pas d’effet sur les coliformes mais par contre réduit les streptocoques (qui annoncent la présence probable des germes pathogènes). On peut en déduire que ces coagulants participent à la désinfection mais ne jouent pas considérablement un rôle désinfectant.
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CONCLUSION ET SUGGESTIONS
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 51 CONCLUSION ET SUGGESTIONS
L’importance de l’eau dans la consommation humaine étant très importante et contrôlée, le traitement aux produits naturels reste une option à conseiller par rapport aux produits de synthèse. Dans ce cadre, plusieurs matières végétales ont été déjà testées avec succès. Les graines de Carica papaya autrefois utilisées par d’autres chercheurs ont aussi donné des résultats satisfaisants avec les paramètres tels que la dureté totale, l’alcalinité, la turbidité…
Nos études ont été conduites dans ce sens en utilisant les graines de Carica papaya. Au cours de l’expérimentation, nous avons déterminé des paramètres autrefois non recherchés avec cette espèce. Ces paramètres sont le fer total, le manganèse et les paramètres microbiologiques. Les résultats d’analyse après la détermination des paramètres sus-cités en plus de la turbidité dans les eaux traitées ont donné des résultats concluants dans les eaux traitées. Notons qu’au niveau des coliformes, les coagulants n’ont pas eu d’effet considérable.
Nonobstant ces résultats, des études complémentaires doivent-être effectuées sur ces ressources végétales. Ainsi, afin d’intensifier l’usage de coagulants naturels dans le traitement, la purification des eaux, nous suggérons que:
- on privilégie les coagulants naturels pour ces opérations ou les associer aux produits de synthèse pour réduire leurs effets néfastes de ces derniers ;
- les recherches puissent-être approfondies sur les coagulants naturels spécialement ceux des graines de Carica papaya afin d’extraire certaines substances ou molécules ne jouant pas de rôle nécessaire à la purification et rendant ces opérations inefficaces ; - on isole les substances ou molécules responsables d’abattement des paramètres
recherchés afin de les caractériser.
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