3-1- Eau usée domestique du Bâtiment MK2
Les analyses réalisées sur l’eau usée domestique sont résumées dans le tableau suivant :
Paramètres Valeur mesurée (Eau brute)
pH 7,49
eH -35mV
O2 dissous 0,66 mg/L
Conductivité 4240µS/cm
Turbidité 666 NTU
Absorbance (UV 254nm) 1,885
Température 27,5°C
Couleur Vraie 1690 UCV
DCO 2482 mg O2/L
MES 100 mg/L
DBO5 800 mgO2/L
NTK 319,2 mg/L
COT 504 mg/L
Pt 25,5 mg P/L
Tableau 4 : Caractéristiques de l’effluent brut 3-2- Essais préliminaires en Jar test
Les essais de jar test effectués, portent sur l’eau usée domestique des fosses septiques du bâtiment MK2 situé à proximité du terrain de basket. Les coagulants utilisés sont le sulfate
d’aluminium, le jus de cactus Opuntia dillenii et les cendres d’épluchures de bananes plantains. Pour chaque coagulant utilisé, les paramètres analysés sont la turbidité, les MES, la couleur, le pH et la Conductivité.
Le dosage optimal du coagulant considéré, est celui qui laisse la turbidité résiduelle la plus basse. Au cas où deux dosages produiraient des résultats égaux, c’est le dosage minimal qui est retenu comme optimal.
Les rôles des coagulants utilisés sont résumés dans le tableau :
Coagulant Rôle du Coagulant
Sulfate d’aluminium Alun comme
coagulant/floculant
Opuntia dillenii Opuntia dillenii
comme coagulant/floculant
Tableau 5 : Représentation des coagulants et leurs mélanges Les abattements sont calculés suivant la formule :
Ab = (Ci-Cf)*100/Ci Ci = Concentration initiale
Cf = Concentration finale
3-2-1- Utilisation du Sulfate d’aluminium en tant que coagulant
L’essai jar test réalisé sur le sulfate d’aluminium a donné les résultats suivants :
Béchers 1 2 3 4 5 6
Tableau 6 : Résultats du traitement au sulfate d’aluminium
• Turbidité
Les résultats obtenus en utilisant le sulfate d’aluminium pour l’eau usée domestique du MK2 (ayant une turbidité initiale de 648 NTU) ont donné :
Figure 3 : Turbidité résiduelle en fonction du dosage de sulfate d’aluminium Cette figure et ce tableau donnent la turbidité en fonction du dosage du sulfate
que le sulfate d’aluminium commence à avoir des effets notables sur la turbidité à partir de 2500mg/L. Au-delà de cette dose optimale, on constate une remontée de la turbidité. Cette dose optimale du sulfate sur l’eau turbide de 648 NTU laisse une turbidité résiduelle de 5,82 NTU. Soit un abattement de :
(648-5,82)*100/648 = 99,1%
La remontée de la turbidité observée après le dosage optimal, signifie que le surdosage du sulfate affecte la coagulation et la floculation optimale des colloïdes. L’excédent de sulfate à tendance à détruire les flocs par la déstabilisation des ponts entre les particules.
• MES
Figure 4 : MES résiduelle en fonction du dosage de Sulfate d’aluminium
Pour l’élimination de MES, l’ajout d’une dose de 2500mg/L de sulfate d’aluminium a permis une réduction jusqu’à 6mg/L de MES. Après cette dose, les MES connaissent une remontée. Avec ce dosage optimale, on obtient un abattement de :
(364-6)*100/364= 98,35%.
• Couleur
0 500 1000 1500 2000 2500
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Couleur (UCV)
Sulfate d'aluminium (mg/L)
Couleur
Figure 5 : Couleur résiduelle du dosage du sulfate d’aluminium
A dose optimale de 2500mg/L le sulfate d’aluminium réduit considérablement la couleur jusqu’à 337UCV soit un abattement de
(3010-337)*100/3010=88,8%
Au-delà de cette dose la couleur augmente. L’excès de sulfate d’aluminium aura donc à détruire les flocs formés.
La conductivité et le pH mesuré au niveau de l’application de la dose optimale sont de : pH = 6,78 et la conductivité = 4640µS/cm.
3-2-2- Utilisation de la Solution aqueuse d’Opuntia dillenii en tant que coagulant
L’essai jar test réalisé sur la solution d’Opuntia dillenii a donné les résultats suivants :
Béchers 1 2 3 4 5 6
Tableau 7 : Résultats du traitement à la solution aqueuse d’Opuntia dillenii
• Turbidité
Les résultats obtenus en utilisant le jus d’Opuntia dillenii et les cendres pour l’eau usée domestique du MK2 (ayant une turbidité initiale de 648 NTU) ont donné :
598597
Figure 6 : Turbidité résiduelle en fonction du dosage du jus d’Opuntia dillenii
Pour l’Opuntia dillenii, le dosage optimal ne se démarque pas. A travers cette figure et ce tableau, on constate que malgré le jus utilisé jusqu’à 100mL, la turbidité résiduelle est de 543NTU or la turbidité brute est de 648, soit un abattement de :
(648-543)*100/648 = 16,20%
Le Jus d’Opuntia considéré comme coagulant n’a pas eu l’effet escompté sur les colloïdes (déstabilisation des ponts). Cela confirme que la sève est utilisée pour les eaux dont les marges de turbidité sont limitées [18].
• MES
Figure 7 : MES résiduelle en fonction du dosage de Sulfate d’aluminium
Pour les MES, la solution aqueuse d’Opuntia dillenii n’a toujours pas d’influence. On remarque comme dans le cas de l’élimination de la turbidité, les MES sont sensiblement éliminés même à forte dose avec un abattement de :
(364-329)*100/364 = 9,6%
L’action du jus n’est pas efficace sur l’élimination de la MES.
• Couleur
Figure 8 : Couleur résiduelle du dosage du Jus d’Opuntia dillenii
Avec une couleur initiale de 3010 UCV, le jus d’opuntia, utilisé à dose optimale 50mL, réduit jusqu’à 2586UCV. Soit un abattement de :
(3010-2586)*100/3010 = 14,08%
Au-delà de cette dose la couleur augmente considérablement. Le jus d’opuntia utilisé comme coagulant n’est pas intéressant pour éliminer la couleur.
Le pH reste malgré toutes les doses basiques.
La solution aqueuse d’Opuntia dillenii comme dans les autres cas ne réduit pas la conductivité.
3-2-3- Utilisation des Cendres d’épluchures de bananes plantains en tant que coagulant L’essai jar test réalisé sur les cendres a donné les résultats suivants :
Béchers 1 2 3 4 5 6
Tableau 8 : Résultats du traitement aux cendres
• Turbidité
Les résultats obtenus en utilisant les cendres pour l’eau usée domestique du MK2 (ayant une turbidité initiale de 648 NTU) ont donné :
638
Figure 9 : Turbidité résiduelle en fonction du dosage de Cendres
Pour les cendres, les effets sont remarquables. La turbidité brute de 648NTU est passée à 238 NTU lorsqu’on applique une dose de cendres de 30g. Au-delà de cette dose la turbidité commence à augmenter. On se rend compte que le dosage optimale des cendres pour 30g induise un abattement de :
(648-238)*100/648) = 63,27%
La remontée de la turbidité observée après le dosage optimale signifie l’excès de cendres à tendance à détruire les ponts déjà formés.
• MES
Figure 10 : MES résiduelle en fonction du dosage de Cendres
Ce tableau et cette figure donne les MES résiduelle en fonction du dosage de la cendre. La mesure de MES initiale donne 364mg/L. Sur cette figure, on constate qu’à l’ajout de 30g des cendres, les MES ont été réduite 208mg/L soit un abattement de :
(364-208)*100/364 =42,85%
Après cette dose les MES augmentent. Comme pour l’élimination de la turbidité, la dose optimale pour l’élimination de MES par les cendres est de 30g. La remontée de la turbidité observée après le dosage optimale signifie que le surdosage annule la déstabilisation des flocs.
• Couleur
1870
1430 1310 1220 1295
1580
0 500 1000 1500 2000
0 1 2 3 4 5 6 7
Couleur (UCV)
Cendres (g)
Couleur
Figure 11 : Couleur résiduelle en fonction du dosage de Cendres
Comme pour la réduction de la turbidité et de MES, les cendres, à dose optimale de 30g réduise la couleur initiale de 3050UCV jusqu’à 1220UCV. Soit un abattement de
(3050-1220)*100/3050 = 60%
Au-delà de cette dose, la couleur augmente. L’excès de cendres détruit alors les flocs formés. Le pH Optimale est de 10,12. Avec une dose croissante de cendres, la conductivité augmente fortement.
3-2-4- Utilisation du Sulfate d’aluminium comme coagulant et du jus d’Opuntia dillenii comme floculant
Paramètres Sulfate d’Aluminium (2500mg/L)+ Jus d’Opuntia dillenii (25mL)
Turbidité (NTU) 5,31NTU
MES (mg/L) 15mg/L
Couleur (UCV) 348 UCV
pH 6,48
Conductivité(uS/cm) 4610uS/cm
Tableau 9 : Résultats du traitement à l’AL/Op.d
Les valeurs obtenues sont similaires à celles obtenues lors du traitement avec le sulfate d’aluminium à dose optimale.
3-3- Analyses des Paramètres Globaux
Après les essais de jar test réalisés, l’eau traitée a été analysée suivant les paramètres de la Demande Chimique en Oxygène (DCO), de l’Azote Total Kjedhal (NTK), du Carbone Organique Total (COT) et du Phosphore Total (Pt).
Paramètres Eau Brute Eau Traitée à
Tableau 10 : Résultats de l’analyse des paramètres globaux
3-3-1- DCO
Eau Brute Eau Traitée à AL Eau Traitée à AL/Op.d
Figure 13 : Evolution de la DCO suivant les types d’eaux
• Eau Traitée au Sulfate d’aluminium
Pour l’effluent traitée au sulfate d’aluminium, la demande chimique en oxygène a un abattement de :
(2486-96)*100/2486 = 96,13%
Les matières biodégradables et non biodégradables ont été éliminées à 96,13%.
• Eau Traitée au Sulfate d’aluminium et au Jus d’opuntia dillenii
Lorsqu’on utilise pour le traitement le sulfate d’aluminium comme coagulant et le jus d’opuntia dillenii comme floculant, on remarque une remontée rapide de la DCO avec un abattement de :
(2482-290,4*100)/2482 = 88,30%
L’ajout de la solution aqueuse d’Opuntia dillenii a donc augmenté la charge de l’effluent traité au sulfate d’aluminium.
• Eau Traitée aux Cendres
L’utilisation des cendres a presque doublé la DCO obtenu au niveau du mélange du sulfate d’aluminium et du jus d’Opuntia dillenii soit 580,8mgO2/L avec un abattement de :
(2482-580,8)*100/2482= 76,6%
Le traitement aux cendres réduit la DCO mais ne l’améliore pas.
3-3-2- NTK
Eau Brute Eau Traitée à AL Eau Traitée à AL/Op.d
Figure 14 : Evolution du NTK suivants les types d’eaux
• Eau Traitée au Sulfate d’aluminium
Pour l’effluent traitée au sulfate d’aluminium, l’azote total Kjedhal a un abattement de :
(319,2-42)*100/319,2 = 86,84%
Le traitement au sulfate d’aluminium a considérablement diminué la teneur en Azote de l’effluent.
• Eau Traitée au Sulfate d’aluminium et au Jus d’opuntia dillenii
Lorsqu’on utilise pour le traitement le mélange du sulfate d’aluminium comme coagulant et du jus d’Opuntia dillenii comme floculant, on remarque une remontée rapide du NTK avec un abattement de :
(319,2-306,88)*100/319,2 = 3,85%
L’ajout de la solution aqueuse d’Opuntia dillenii a donc augmenté la teneur en Azote de l’effluent au vu de l’abattement donné par le traitement au sulfate d’aluminium.
• Eau Traitée aux Cendres
L’utilisation des cendres a donné des résultats presque similaires au traitement précédent. Le traitement de l’effluent aux cendres a donné un abattement de :
(319,2-295,66)*100/319,2) = 7,37%
Le traitement aux cendres n’améliore pas la teneur en Azote total Kjedal de l’effluent.
3-4- COT
Figure 15 : Evolution du COT suivant les types d’eau
• Eau Traitée au Sulfate d’aluminium
Pour l’effluent traitée au sulfate d’aluminium, le carbone organique total a été réduit jusqu’à 229 mg/L soit un abattement de :
(504-29)*100/504 = 54,56%
Le traitement au sulfate d’aluminium a diminué la teneur en carbone organique total de l’effluent.
• Eau Traitée au Sulfate d’aluminium et au Jus d’opuntia
Lorsqu’on utilise pour le traitement le mélange du sulfate d’aluminium comme coagulant et du jus d’Opuntia dillenii comme floculant, on obtient un abattement de :
(504-231)*100/504 =54,16%
Cet abattement est très proche du traitement au sulfate d’aluminium. L’utilisation du jus d’Opuntia dillenii comme floculant n’a pas eu tant d’influence sur la teneur en carbone organique total au vu du traitement au sulfate d’aluminium.
• Eau Traitée aux Cendres
L’utilisation des cendres a donné une teneur en COT supérieur à celle de l’effluent brut. Le traitement de l’effluent aux cendres a apporté plus de charge à l’effluent.
3-3-5- Phosphore total
Figure 16 : Evolution du Pt suivant les types d’eau
• Eau Traitée au Sulfate d’aluminium
Après avoir réalisé l’essai jar test sur l’eau usée domestique, on a mesuré la quantité de phosphore résiduel contenue dans l’échantillon traitée.
Pt traitée = 0,07 mgP/L
Le traitement au sulfate d’aluminium a permis de réduire considérablement le phosphore contenu dans l’effluent brut qui était de 25,5mg.P/L. Soit un abattement de :
(25,5-0,07)*100/25,5 = 99,72%
• Eau Traitée au Sulfate d’aluminium et au Jus d’opuntia
Lorsqu’on utilise le sulfate d’aluminium comme coagulant et le jus d’opuntia dillenii comme floculant on obtient un abattement de :
(25,5-0,08)*100/25,5 = 99,68%
Comme dans le cas du traitement au sulfate d’aluminium, la combinaison avec le jus a eu une réduction similaire.
• Eau Traitée aux Cendres
Le phosphore total mesuré dans l’eau traitée aux cendres a donné 64,6mg.P/L. Le traitement aux cendres a augmenté considérablement le phosphore contenu dans l’échantillon comme dans le cas du COT.
Conclusion
La présente étude envisage réaliser un de traitement des eaux usées domestiques (l’eau usée de MK2) avec le sulfate et deux matériaux naturels : les cendres d’épluchures de bananes plantains et le jus d’opuntia dillenii. Avec les essais ‘’Jar-test’’ réalisé, le sulfate d’aluminium est utilisé à forte dose entre (2500 et 4000mg/L) pour obtenir un abattement élevé. Par contre le bio-floculant Opuntia dillenii réduit de très peu les MES, la couleur et la turbidité de l’eau. Les Cendres réduisent la turbidité mais augmente la conductivité et le pH de l’eau. La solution aqueuse d’Opuntia dillenii ne peut être considérer que comme floculant, les cendres ne sont que des adjuvants de coagulation pour l’ajustement du pH. Les abattements obtenus au niveau des paramètres globaux considérés (DCO, NTK, COT, Pt) ont démontré que seul le sulfate d’aluminium réduit la pollution carbonée, azotée et phosphorée.
La solution aqueuse d’Opuntia dillenii et les Cendres d’épluchures de plantains réduisent légèrement ces types de pollutions ou augmente leur teneur de plus que celle de l’eau brute.
Suggestions
• Optimiser la préparation des cendres et les utilisés comme floculant
• La sève est utilisée pour les eaux dont les marges de turbidité sont limitées [17]. On devra s’intéresser aux marges de turbidité dans lesquelles le Jus d’Opuntia est efficace en vue de les déterminer pour éviter les essais infructueux
Références bibliographiques
1- ‘’Les réseaux d’assainissement : Calculs-Applications-Perspectives’’ Régis Bourrier, 5ième édition LAVOISIER, 2008 p 210
2- ‘’Mémento Technique de l’Eau’’ Degrémont Suez T1 et T2, 10ième édition LAVOISIER SAS, 2005, p : 110, 185-186, 199-200, 1365, 1371.
3- ‘’Processus Unitaires du traitement de l’Eau Potable’’ W.J. MASSCHELEIN, CEBEDOC 1996, p : 605-606
4- ‘’Stations d’Epuration : Eaux potables-Eaux usées Précis théorique et technologique’’, Robert THOMAZEAU Lavoisier 1981, p : 228-229
5- ‘’Gestion des Eaux Usées Urbaines et Industrielles : Caractérisation-techniques d’épuration-aspects économiques’’ W.W. Eckenfelder Lavoisier 1982, p : 331-332, 335-337
6- ‘’Traitement des Eaux Usées’’ Jean-Pierre BECHAC et al, Eyrolles 1984, p : 269 7- ‘’Les Eaux Usées dans les AGGLOMERATIONS urbaines et rurales 1- La Collecte’’
Henri GUERREE et al, 2ième édition Eyrolles 1982, p : 13-15, 22-23, 27-30
8- ‘’L’Analyse de l’Eau’’, Jean RODIER et al, 9ième édition, Dunod Paris 2009, p : 971 9- ‘’Analyse des Eaux : Aspects règlementaires et techniques’’, Franck Rejsek, scéren,
2002, p : 171
10- ‘’Manuel de l’Eau’’, Frank N. Kemmer, Lavoisier,p38
11- ‘’La pollution des milieux aquatiques : Aide-mémoire’’, Didier Gaujous, 2ième édition Lavoisier 1995, p39-46
12- ‘’Manuel d’Assainissement Spécifique pour les Pays à Faible Revenu’’ François Valiron, 1991, p172
13- ‘’Guide des Cactus’’ Walther HAAGE, 1992, p : 174-181
14- Y.A.E.Irma NOUGBODE et al ‘’Evaluation of the Opuntia dillenii as Natural Coagulant in Water Clarification : Case of Treatment of Highly Turbid Surface Water’’ Journal of Water Ressource and Protection, 2013, 5, 1242-1246
15- Aziza ABID et al ‘’Utilisation d’un nouveau bio-floculant extrait de cactus marocain dans le traitement des rejets chargés de chrome (VI) par le procédé de coagulation floculation’’Afrique Science 05(3)(2009) 25-35
16- Phocas NDIKUBWAYO ‘’Utilisation du Chitosane et de l’Alun dans le Traitement des Eaux Potables’’ Mémoire Présenté en vue de l’obtention du Grade de Maître Es Sciences Appliquées, Université de SHERBROOKE, Août 2007,i
17- Jahn, Samia Al Azharia, 2001 ‘’Drinking water from Chinese rivers: challenges of clarification’’. Journal of water supply : Research and Technology – AQUA 50.1.
2001. pp 15-27.
18- Jahn, Samia Al Azharia, nd ‘’Méthodes de recherche ciblée de clarifiants végétaux à l’aide de la taxinomie, de la chimie et de la physico-chimie’’. GTZ, 9pp.
19- Biogassendi ‘’Aluminium et Alzheimer’’ 2004,http://biogassendi.ifrance.com
20- SCFP (1996) ‘’L’aluminium dans l’eau potable et ses effet sur la santé humaine, document de consultation publique, santé canada, 54p
21- ‘’Cours de Traitement de Eaux Usées’’, Professeur Martin Pépin AÏNA, 2013-2014 22- ‘’Cours de Chimie des Eaux’’, Professeur Martin Pépin AÏNA, 2012-2013
23- ‘’Notes, Documents et Travaux réalisés sur les bananiers et plantains au Bénin : Besoins de recherches et Options pour un développement de la production Bananière’’, LOKOSSOU Bernardin et al,Niaouli, Juin, 2000
Annexe
Photo 1 : Cactus Opuntia dillenii (Cladodes et fleurs)
Photo 2 : Fruits
Photo 3 : Jus de cactus préparé au 10ième
Photo 4 : Epluchures de Bananes Plantains
Photo 5 : Cendres d’épluchures de plantains
Les Appareils utilisés
Photo 6 : pH/Cond 340i
Photo 7: Turbidimètre 2100AN (ISO method 707)
Photo 8 : Multi-paramètre HACH DR 900
Photo 9 : Four de carbonisation
Photo 10 : Four de Calcination
Photo 11 : Floculateur ISCO