CONTRIBUTION A LA VALORISATION DES PLANTES FLOCULANTES NATURELLES DANS LE TRAITEMENT DE L’EAU :

(1)

Présenté par : Razack L. GUENE Page i

Présenté et soutenu par :

Razack L. GUENE

Superviseur : Encadreur :

Dr Nicodème W. CHABI

Maître de Conférences des Universités du CAMES

10^eme promotion

M. Gautier AVOCANH Chef Service du LCAE/ DG-Eau

Année académique : 2016-2017

REPUBLIQUE DU BENIN

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MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

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UNIVERSITE D’ABOMEY-CALAVI

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ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY-CALAVI

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DEPARTEMENT DE GENIE DE TECHNOLOGIE ALIMENTAIRE

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RAPPORT DE FIN DE FORMATION

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Pour l’obtention du Diplôme de Licence Professionnelle en Technologie Alimentaire

THEME :

CONTRIBUTION A LA VALORISATION DES PLANTES FLOCULANTES NATURELLES DANS LE TRAITEMENT DE L’EAU : cas de Solanum melongena

Soutenu le 19 janvier 2018 devant le jury composé :

Président :

Dr Paul HOUSSOU, Maître de recherches des Universités du CAMES

Membres :

1- Dr Nicodème W. CHABI, Maître de Conférences des Universités du CAMES 2- M. Gautier AVOCANH, Chef Service du LCAE/ DG-Eau

(2)

CONTRIBUTION A LA VALORISATION DES PLANTES FLOCULANTES NATURELLES DANS LE TRAITEMENT DE L’EAU : cas de Solanum melongena

Présenté par : Razack L. GUENE Page i

Certification

Je soussigné, Nicodème W. CHABI, Maître de Conférences des Universités du CAMES, Enseignant au Département du Génie de Technologie Alimentaire de l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC), certifie que le présent travail intitulé : « Contribution à la valorisation des plantes floculantes naturelles dans le traitement de l’eau : cas de Solanum melongena», a été réalisé par Razack L. GUENE, sous ma supervision avec la collaoration de Monsieur Gautier AVOCANH, Chef Service du Laboratoire Central d’Analyses de l’Eau de la Direction Générale de l’Eau à Cotonou, pour l’obtention du diplôme de Licence Professionnelle en Génie de Technologie Alimentaire.

Le Superviseur

Dr. Nicodème W. CHABI

Maître de Conférences des Universités du Cames

(3)

Présenté par : Razack L. GUENE Page ii



DEDICACE

Je dédie ce modeste travail : A

 mes parents Zalia et Moussa GUENE LOUGOU pour m’avoir scolarisé et soutenu jusqu’ici; tel est le premier fruit des sacrifices que vous avez consentis pour mon éducation et ma formation;

 mes ainés envers qui je me sens toujours redevable, surtout mes grands frères

« Bachirou, Moustachirou et Arouna » et ma jeune sœur « Nourath »



toute la famille GUENE LOUGOU et à une personne particulière pour sa précieuse

présence.

(4)

Présenté par : Razack L. GUENE Page iii

REMERCIEMENTS

Ce travail n’a pas pu être réalisé sans l’aide de Dieu à qui nous adressons nos remerciements éternels. Sa présence a été toujours ressentie durant ces années.

Nos sincères remerciements s’adressent particulièrement à :

 mon maitre de mémoire Docteur Nicodème W. CHABI, Maître de Conférences

des Universités du CAMES, qui a accepté superviser ce travail, malgré ses multiples occupations; pour son accompagnement et ses conseils;

 mon maitre de stage Monsieur Gautier AVOCANH, chef Service du

Laboratoire Central d'Analyse des Eaux, qui a accepté encadrer ce travail, son accompagnement, ses conseils et sa disponibilité ;

 Professeur Mohamed SOUMANOU, Professeur Titulaire des Universités du CAMES, Directeur de l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC) pour nous avoir acceptés dans l’école dont il a la charge;

 Professeur Edwige DAHOUENON AHOUSSI, Professeur Titulaire des Universités CAMES, Chef du département de Génie de Technologie Alimentaire (GTA/EPAC);

 tout le personnel enseignant du département de Génie de Technologie Alimentaire (GTA) pour la formation et la qualité de l’enseignement;

 Monsieur Adamou WOROU WARA BOURAÏMA, Directeur Général de l’Eau, pour nous avoir accueilli dans sa structure pour notre stage de fin de formation;

 tout le personnel de la DG-Eau pour leur ouverture d’esprit et leur collaboration, un merci spécial à M. Léonard ONI et M. Moise ZANNOU ;

 tous nos camarades et amis qui ont partagé avec nous les bancs de l’école et qui ont fait de ce séjour polytechnicien, un vrai plaisir;

 nos illustres membres du jury, pour avoir accepté améliorer la qualité scientifique de ce document;

 tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce travail.

(5)

Présenté par : Razack L. GUENE Page iv LISTE DES TABLEAUX

Tableau I : Classification de Cronquist………..…16

Tableau II : variation des paramètres physico-chimiques avant et après traitement d’eau avec du coagulant de Solanum melongena………..……..38

Tableau III : variation des paramètres physico-chimiques au cours du traitement d’eau avec la solution de sulfate d’aluminium.……….…...39

Tableau IV: Résultats des analyses bactériologiques………..…...45

Tableau V

:

normes du Bénin sur la qualité physico-chimique de l’eau de consommation…...57

LISTE DES PHOTOS Photo 1 : Aubergine………16

Photo 2 : Fruit d’aubergine ……….…...16

Photo 3 : Les feuilles de Solanum melongena………....………...…….20

Photo 4 : Influence de Solanum melongena sur la couleur et la turbidité de l’eau avant et après traitement………...……….40

Photo 5 : Action du coagulant de Solanum melongena sur les coliformes et les streptocoques de l’eau avant et après traitement………..……….45

Photo 6: Spectromètre………..…………58

Photo 7: pH-mètre……….………...………58

Photo 8: Dispositif de filtration sur membrane………...….58

Photo 9 : Conductimètre………..…….58

Photo 10 : Turbidimètre………..………..…..58

Photo 11 : brûleur à flamme………..………58

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Présenté par : Razack L. GUENE Page v LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Schémas de la situation géographique de la DG-Eau………….………5

Figure 2 : Organigramme de la DG-Eau……….…………7

Figure 3 : Les sites de prélèvements d’eau brute………..………....….23

Figure 4 : Agitation……….…….…………..……25

Figure 5 : Extrait aqueux (coagulant)……….….……….…….25

Figure 6 : Jar-test (floculateur)……….….…….…...…26

Figure 7 : Variation de la turbidité résiduelle en fonction des concentrations des coagulants (A) et de solution de sulfate d’aluminium (B)……… .………...….42

Figure 8 : Variation du pH de l’eau traitée en fonction des concentrations de coagulant (A) et sulfate d’aluminium (B)……….……42

Figure 9 : Variation du fer total résiduel en fonction des concentrations de coagulant (A) et la solution de sulfate d’aluminium (B)……….………43

Figure 10 : Variation de manganèse résiduelle en fonction des concentrations de coagulant (A) et de sulfate d’aluminium (B)………..………..44

Figure 11 : Variation de conductivité de l’eau traitée en fonction des concentrations de coagulant (A) et sulfate d’aluminium (B)……….…….45

LISTE DES ANNEXES

Annexe 1. Titre hydrotimétrique TH qui mesure la dureté de l’eau……….……..…………...58

Annexe2. Récapitulatif des normes du Bénin sur la qualité physico-chimique de l’eau de consommation………..……..58

Annexe 3. Galeries de quelques équipements………...59

(7)

Présenté par : Razack L. GUENE Page vi LISTE DES ABBREVIATIONS

AOF : Afrique Occidentale Française

AFNOR : Agence Française de Normalisation Al2 (SO4)3 : Sulfate d’Aluminium

CaO : Oxyde de Calcium

DG-Eau : Direction Générale de l’Eau

DTS : Total Dissolved Solid

EDTA : Acide Diamine Tétra Acétique

EPAC : Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi FAR : Flore Aérobie Revivifiable

FeCl3 : Chlorure ferrique FeSO4 : Sulfate Ferreux

FSA : Facultés des Sciences Agronomiques KOH : Hydroxyde de Potassium

LCAE : Laboratoire Central d'Analyse des Eaux MEEM : Ministère de l’Energie, de l’Eau et des Mines MES : Matières solides en suspensions

NTU : Nephelometric Turbidity Unity (Unité Néphélométrique de Turbidité) PAC : Port Autonome de Cotonou

SONEB : Société Nationale des Eaux du Bénin TH : Titre Hydrotimétrique

TTC : Chlorure de 2, 3,5 Triphényl Tétrazolium UAC : Université d’Abomey Calavi

UFC : Unité Format Colonie

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Présenté par : Razack L. GUENE Page vii

Table des matières

CERTIFICATION………..………...i

DEDICACE……….……….………ii

REMERCIEMENT……….……….………iii

LISTE DES TABLEAUX……….….………….…………..……...iv

LISTE DES FIGURES……….……….………..…...iv

LISTE DES PHOTOS……….……….….……...……..v

LISTE DES ANNEXES………...………..…...v

LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS………....…...vi

TABLE DES MATIERES……….……….…....vii

RESUME………..………...x

ABSTRACT……….….…….….xi

INTRODUCTION………....………1

CHAPITRE 1:PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ………...…....4

1.1. Situation géographique………..…………..…..5

1.2. Mission et organisation de la Direction Générale de l'Eau………..…..…....5

1.2.1. Mission et attributions de la Direction Générale de l'Eau……….………...…5

1.2.2. Organisation de la Direction Générale de l'Eau……….………..…..….7

1.3. Présentation du lac Nokoué……….…...………..………..8

Chapitre 2 : GENERALITES……….…...9

2.1. Ressources hydriques naturelles. ………..………..………10

2.1.1. Paramètres globaux de pollution d’eau………...………..………10

2.1.2. Procédés du traitement des eaux de surface………...………...11

2.1.2.1. Qualité des eaux de surfaces……….………..…...11

2.1.2.2. Les opérations unitaires du traitement des eaux de surface………...…………11

2.1.2.2.1. Prétraitements des eaux……….….…….11

2.1.2.2.2. Clarification……….……...11

2.1.2.2.3. Coagulation-floculation………..12

2.1.2.2.4. Désinfection………..…..13

2.1.2.3. Les inconvénients des coagulations-floculations chimiques dans le traitement d’eau..13

2.1.2.4. Les coagulants d’origine naturelle……….………...….14

(9)

Présenté par : Razack L. GUENE Page viii

2.2. Généralités sur Solanum melongena………..……….... 15

2.2.1. Dénomination……….…..15

2.2.2. Origine géographique, historique et la domestication de S. melongena…………..……15

2.2.3. Tableau 1 : Classification de Cronquist (1981) ……….……….……16

2.2.4. Description botanique. ……….………..…….16

2.2.5. Diversité génétique, sélection et amélioration……….…17

2.2.6. Écologie. ………...……17

2.2.7. Récolte. ………...……17

2.2.8. Compositions nutritionnelles. ……….………..……….….18

2.2.9. Les différentes transformations de Solanum melongena. ……….…..……18

CHAPITRE 3 : ACTIVITES MENEES ………...…19

3.1. Présentation du laboratoire ……….………..19

3.2. Méthodologie utilisée………....…....……….20

3.3. Matériel……….………..……….…....…. .20

3.3.1. Sur le terrain………..……….……... 20

3.3.2. Matériel végétal………..………...……….20

3.3.3. Réactifs……….…….……….….21

3.3.4. Matériel de laboratoire………..………...…21

3.4. Méthode de traitement……….……….. 21

3.4.1. Echantillonnage……….…………....……….. 22

3.4.2. Préparation des coagulants………...………23

3.4.2.1. Préparation de la solution de sulfate d’aluminium………...………...……..23

3.4.2.2. Préparation d'extraits aqueux de Solanum melongena…………...……….…..23

3.4.3. Montage expérimental des essais au jar-test………..….……….24

3.5. Méthodes d’analyses physico-chimiques………..………..25

3.5.1. Mesure électro métrique du pH, conductivité et la température…………...…….25

3.5.2. Titrimétrie ou dosage volumétrique……….……26

3.5.3. Spectromètre ………...…... 38

3.6. Quelques paramètres microbiologiques………..31

3.6.1. Analyses des paramètres microbiologiques de l’eau traitée………....33

(10)

Présenté par : Razack L. GUENE Page ix

3.6.1.1. Préparation des milieux de culture………...……….33

3.6.1.2. Ensemencement des milieux de culture par les membranes………..………..34

3.6.1.3. Incubation des boites de Pétri ensemencées……….……….35

3.6.1.4. Dénombrement……….…...…35

CHAPITRE 4 : RESULTATS ET DISCUSSION………..………..….36

4.1. Résultats. ………..…..37

4.1.1. Récapitulatifs des essais de traitement d’eau avec le coagulant de Solanum melongena………..37

4.1.2. Récapitulatifs des essais de traitement d’eau avec la solution de sulfate d’aluminium………...38

4.1.3. Turbidité et la couleur. ………40

4.1.4. pH. ………..…….41

4.1.5. Fer total. ………...…42

4.1.6. Manganèse………...….43

4.1.7. Conductivité. ………...44

4.1.8. Résultats des analyses bactériologiques. ………...…..45

4.2. DISCUSSION………..46

4.2.1. Turbidité et la couleur. ……….……...…………46

4.2.2. pH……….….…...………46

4.2.3. Fer total. ……….……..….…………..47

4.2.4. Manganèse………..……….……….47

4.2.5. Conductivité. ………...………48

4.2.6. Analyses bactériologiques………...……….48

CONCLUSION ET PERSPECTIVES………..……….50

REFERENCES ………..……….………..…51

ANNEXES………...……….….56

Annexe 1……….57

Annexe 2……….…57

Annexe 3……….58

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Présenté par : Razack L. GUENE Page x

Résumé

L’eau est un besoin indispensable pour chacun de nous. Dans le but de diversifier des techniques accessibles de purification des eaux, nous avons testé l’efficacité de Solanum melongena comme coagulant naturel dans le traitement des eaux.

Le traitement des eaux (l’eau du lac Nokoué prélevée à SO-AVA) a nécessité la préparation de coagulant en utilisant 1g de la poudre des feuilles préalablement séchées, dissoute dans 99 ml d’eau distillée où la solution obtenue est agitée. Les essais au jar-test ont été effectués à l'aide d'un floculateur numérique 10408 Fisher Bioblock Scientific composé d’une série de quatre béchers d’un litre (1L). Ces béchers contiennent chacun 250mL d’eau brute dont on a ajouté respectivement les volumes de 2, 4, 6 et 8 ml du coagulant filtré.

Les résultats après traitement des eaux brutes prélevées sur le lac Nokoué à SO-AVA montrent que Solanum melongena a un pouvoir coagulant-désinfectant. Ainsi, les doses de coagulant permettant d’obtenir une meilleure réduction du fer total correspond à 60 et 80 mg /l et celle correspondant au manganèse est à 40 et 60 mg/l. Les taux de réduction de fer total dans ces eaux ont été de 58 ; 24 et 34% avec des concentrations en fer initial des eaux respectivement de 1,79 ; 2 et 1,5 mg/l. Les manganèses (Mn²⁺) quant à eux, ont été éliminés à 85% et 81,4% des eaux de concentrations en manganèse de 1 mg/L et 0,7 mg/L. Les taux d’abattement de turbidité ont été de 62,24%, 48,95% et 30,21% pour les eaux brutes de turbidités initiales respectives 107 ; 81,5 et 68,5 NTU. Les doses 20 mg/l et 60 mg /l de coagulant permettent d’avoir cette activité coagulante. Les tests microbiologiques ont été également réalisés sur ces eaux. Les résultats de ces tests ont montré une très forte diminution (99%) des streptocoques fécaux dans les eaux traités contrairement aux coliformes qui ont été éliminés très légèrement. Alors, les résultats montrent que Solanum melongena est prometteur en tant que produit coagulant et désinfectant pour la purification de l'eau.

Mots clés : Solanum melongena, coagulant, désinfectant, manganèse, turbidité, coliformes, fer, Bénin.

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Présenté par : Razack L. GUENE Page xi

Abstract

Water is an indispensable need for each of us. In order to diversify accessible water purification techniques, we have tested the effectiveness of Solanum melongena as a natural coagulant in water treatment.

The water treatment (Lake Nokoué water taken from SO-AVA) required the preparation of coagulant using 1 g of the powder of the previously dried leaves, dissolved in 99 ml of distilled water where the resulting solution is stirred. The jar-test assays were performed using a Fisher Bioblock Scientific 10408 digital flocculator consisting of a series of four one liter (1L) beakers. These beakers each contain 250 ml of raw water, the volumes of 2, 4, 6 and 8 ml of the filtered coagulant have respectively been added.

The results after treatment of raw water collected on Lake Nokoué at SO-AVA show that Solanum melongena has a coagulant-disinfecting power. Thus, the doses of coagulant to obtain a better reduction of total iron corresponds to 60 and 80 mg / l and that corresponding to manganese is 40 and 60 mg / l. The total iron reduction rates in these waters were 58; 24 and 34% with initial iron concentrations of water respectively 1.79; 2 and 1.5 mg / l. The manganese (Mn2 +) were eliminated at 85% and 81.4% of manganese water concentrations of 1 mg / L and 0.7 mg / L. The turbidity reduction rates were 62.24%, 48.95% and 30.21% for the initial raw water turbidity 107 respectively; 81.5 and 68.5 NTU. The doses 20 mg / l and 60 mg / l of coagulant make it possible to have this coagulating activity. Microbiological tests were also performed on these waters. The results of these tests showed a very strong decrease (99%) of faecal streptococci in the treated waters unlike coliforms which were eliminated very slightly. So, the results show that Solanum melongena is promising as a coagulant and disinfectant for water purification.

Key words :

Solanum melongena, coagulant, disinfectant, manganese, turbidity, coliforms, iron, Benin.

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Présenté par : Razack L. GUENE Page xii

INTRODUCTION

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Présenté par : Razack L. GUENE Page 1

INTRODUCTION

Dans le cadre de notre formation, il est initié à la fin du cursus un bain de stage en entreprise pour toucher du doigt les réalités en vue de joindre la pratique à la théorie. C’est fort de cela que notre école nous a envoyé à la direction générale de l’eau. L'eau est le don précieux de la nature et c'est la ressource vitale pour tous les êtres vivants. Elle se sèche à sa source en raison des perturbations environnementales croissantes, et les eaux de surface disponibles se contaminent tous les jours. Seulement 30% de la population mondiale disposent d'un approvisionnement garanti en eau traitée, tout en restant à 70% (IWTC, 1992).

Dans ce cas, les processus de traitement sont nécessaires pour le rendre agréable (Sawyer et al. 2003). Dans le même ordre d’idée, plusieurs coagulants chimiques tels que sulfate d’Aluminium (Al2 (SO4)3), Chlorure ferrique (FeCl3), Sulfate Ferreux (Fe(SO4), sont utilisés dans le traitement d’eau. Cependant, la présence d’aluminium résiduel peut entraîner des problèmes importants pour la santé comme l’Alzheimer et bien d’autres pathologies (SODIM, 2008). Il est donc toxique pour les écosystèmes. Le fer aussi est toxique pour la faune. Cette toxicité génère plusieurs inquiétudes au niveau du grand public (SODIM, 2008).

La toxicité de l’aluminium a ainsi encouragé le développement de polymères à base de fer.

Cependant, contrairement aux polymères à base d’aluminium, ces polymères sont encore au stade de développement (Wang et al. 2004). L’utilisation de polymères synthétiques est coûteuse et donc pratiquement inenvisageable pour les pays en voie de développement (SODIM, 2008).

Face à ce constat, certains chercheurs depuis quelques années ont envisagé la possibilité d’utiliser des composés d’origine naturelle pour réaliser le procédé de coagulation- floculation (Ndabigengesere et Narasiah, 1998). Le coût d’utilisation est beaucoup plus bas que les traitements chimiques. C’est donc une alternative envisageable tant pour les pays en voie de développement que pour les pays développés (SODIM, 2008). C’est dans cette logique que notre document porte sur la valorisation des feuilles de Solanum melongena dans le traitement de l’eau du lac Nokoué dans la localité de SO-AVA. Cette zone est très insalubre et la population a des problèmes d’approvisionnement en eau potable. Pour répondre à ces problèmes d’eau, nous avons trouvé une alternative d’une plante floculante naturelle dans le traitement de l’eau.

L’objectif visé pour notre étude est l’utilisation des feuilles de Solanum melongena comme bio-floculant dans l’épuration de l’eau afin de permettre aux populations d’avoir accès à une

(15)

Présenté par : Razack L. GUENE Page 2 eau de qualité. Cette étude permet de diversifier les techniques de traitement d’eau. De façon spécifique, nous avons :

- recherché certains paramètres physico-chimiques et microbiologiques des eaux brutes prélevées à différents endroits ;

- effectué des essais de traitement de ces eaux au laboratoire avec les coagulants extraits de Solanum melongena;

- observé et suivi l’évolution des paramètres à rechercher en fonction des différentes doses des coagulants extraits.

Le présent travail est structuré en quatre chapitres. Le premier chapitre présente la structure d’accueil. Ensuite le deuxième chapitre est relatif à la généralité. Puis le troisième chapitre est relatif à la présentation des activités menées. Enfin le quatrième chapitre expose les résultats et la discussion.

(16)

CHAPITRE 1:

PRESENTATION DE LA

STRUCTURE D’ACCUEIL

(17)

CHAPITRE 1: PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL

1.1. Situation géographique

La Figure 1 présente le schéma de la situation géographique de la DG-Eau qui est une direction attachée au Ministère de l’Eau de l’Energie et des Mines. Comme indiqué sur la figure 1, la DG-Eau est située à l’avenue Jean Paul II entre la Banque Centrale des Etats de l’Afrique de l’Ouest (BCEAO) et la Direction Générale de la Société Nationale des Eaux du Bénin (SONEB). Elle est opposée à la sortie des trains du Port Autonome de Cotonou (PAC) et à 100 mètres environ de l’Ecole Nationale de la Police. Au sein de la DG-Eau se trouve le laboratoire central d’analyse des eaux ou nous avons été accueillis pour faire notre stage de fin de formation.

Figure 1 : Schéma de la situation géographique de la DG -Eau

1.2. Mission et organisation de la Direction Générale de l'Eau.

1.2.1. Mission de la Direction Générale de l'Eau.

Sous l'autorité du Ministre de l'Énergie, de l'Eau et des Mines et sous la coordination du Secrétaire Général du Ministère, la Direction Générale de l'Eau (DG-Eau) a pour mission principale d'assurer la gestion intégrée des ressources en eau sur toute l'étendue du territoire national, de définir les orientations stratégiques nationales, en matière d'approvisionnement en eau potable et d'assainissement des eaux usées et de veiller à leur mise en œuvre, en collaboration avec les acteurs concernés. A ce titre, elle est chargée de :

(18)

Présenté par : Razack L. GUENE Page 5 - évaluer les besoins nationaux en ressources d’eau en tenant compte des disparités sociales, géographiques et de la croissance démographique et économique afin d'élaborer les stratégies de gouvernance optimales et adéquates du secteur;

- élaborer la politique nationale de l'eau, les stratégies et réglementations de gestion de l'eau, les actualiser et assurer leur mise en œuvre ;

- assurer la planification, la mobilisation et l'allocation des ressources en eau pour tous les usages.

La Direction Générale de l'Eau développe des relations fonctionnelles avec la Société Nationale des Eaux du Bénin (SONEB), le Fonds National de l'Eau (FNE), l'Agence Nationale d'Approvisionnement en Eau Potable en Milieu Rural (ANAEPMR) et l'Agence du Bassin de l'Ouémé (ABO).

(19)

1.2.2. Organisation de la Direction Générale de l'Eau.

La figure 2 présente l’organigramme de la Direction Générale de l’Eau.

Figure 2 : Organigramme de la DG-Eau (AOF, 2017)

Directeur Général de l’Eau (DG-Eau)

Secrétariat

Cellule Audit Interne et de la qualité (CAIQ)

Directeur Général Adjoint de l’Eau (DGA-Eau)

Direction du Service Public, de l’Eau et de la Régulation

(DSPER) Direction de la Gestion des

Ressources en Eau (DGRE) Direction des Normes, de la Veille

Technologique et de la Prévention des Risques (DNVT-PR)

Service de la Coordinati

on de la GIRE (SC-GIRE)

Service de la Gestion du Domaine Public de l’Eau et de la Règleme ntation (SG- DPER)

Service de Dévelop pement des Infrastru ctures d’AED, de la Program mation et du Suivi- Evaluati on (SDI- AEPIPS E)

Service de la Régulatio n et du Suivi du patrimoin e (SRSP)

Service de l’informati on sur l’Eau, des Normes et de la Veille technolog ique (S/IENVT )

Laboratoi re Central d’Analyse s des Eaux (LCAE) Service

Suivi des Organis ations de Bassin et la Mobilisa tion de l’Eau (S/SOB ME)

Service des Etudes et Stratégies d’AED et des Eaux Usées (SES- AEP/EU)

Service du Suivi des Ressourc es en Eau et de la Préventio n des Risques (S/SREP R)

(20)

1.3. Présentation du lac Nokoué

Le sud-Bénin est caractérisé par plusieurs plans d’eau dont principalement le lac Nokoué. Situé au sud-est du Bénin (6°25’ N, 2°36’E) et avec une superficie d’environ 150 km², le lac Nokoué a une longueur moyenne de 20 km dans sa direction est-ouest et une longueur de 11 km dans sa direction nord-sud. D’une profondeur comprise entre 0,4 m et 3,4 m, il est directement relié à l’Océan par le chenal (la lagune) de Cotonou sur une longueur de 4,5 km avec une largeur de 300 m environ (HOUGBODE, 2015).

(21)

CHAPITRE 2 :

GENERALITES

(22)

Chapitre 2 : Généralités

2.1. Ressources hydriques naturelles

Les réserves d’eaux naturelles disponibles sont constituées des eaux souterraines (humidité du sol, nappe), des eaux de surface retenues ou en écoulement (barrages, lacs, rivières) et des eaux de mer. Les eaux de surface ont un taux de renouvellement très élevé, alors que les eaux souterraines s’écoulent beaucoup plus lentement. Nous avons les :



Eaux souterraines

Les nappes sont contenues dans des terrains réservoirs et l’ensemble réservoir-nappe est appelé aquifère. Une nappe peut être libre (ou phréatique puisqu’elle est la première atteinte par les ouvrages hydrauliques). Elle est alors alimentée directement par l’infiltration des eaux de pluie. Un cas particulier est représenté par les nappes alluviales dans les terrains alluvionnaires liés à un cours d’eau (Degrémont, 2005).



Eaux de surface

Les eaux de surface proviennent des eaux des précipitations, des eaux de sources et des nappes affleurantes (Vilaginès, 2003; Zogo, 2010).

 Eaux de mer et océans

Les mers et les océans constituent d’énormes réservoirs d’eau. Ces eaux représentent près de 97,4 % du volume d’eau existant actuellement sur notre planète. Les eaux de mers sont caractérisées par une grande salinité. Elles sont dénommées aussi « eaux saumâtres », ce qui rend leur utilisation difficile, notamment un coût très élevé pour leur traitement (Boéglin, 2001 cité par Lounnas, 2009).

2.1.1. Paramètres globaux de pollution d’eau

Les phénomènes de pollution se traduisent généralement par des modifications des caractéristiques physico-chimiques du milieu récepteur. Cette modification s’apprécie à travers plusieurs paramètres globaux et spécifiques.

Il s’agit entre autres des paramètres globaux tels que la couleur, l’odeur, la saveur, la température, le pH, la conductivité, l’oxygène dissous, les matières en suspensions, la turbidité, le Carbone Organique, le Carbone Organique Total, l’indice de permanganate, les ortho phosphates, les composés azotés, les sulfates, les chlorures, le fer, le manganèse, le cuivre, le zinc, le plomb, le mercure (NOUGBEDE, 2015). La présence des pesticides dans

(23)

Présenté par : Razack L. GUENE Page 10 les eaux de surface et les eaux souterraines provient d’un usage intensif en agriculture, mais aussi de leur utilisation pour le désherbage d’autres surfaces (parking, jardins, etc…).

2.1.2. Procédés du traitement des eaux de surface

Il est indispensable de mettre en place une succession de traitements appropriés à leur nature et à leur degré de pollution. On met donc en œuvre de véritables chaînes de traitement (Vilaginès, 2003).

2.1.2.1. Qualité des eaux de surface

La qualité des eaux de surface dépend des facteurs naturels et surtout anthropiques qui influent directement ou indirectement sur ces eaux. Les eaux de surface sont plus ou moins polluées par des matières en suspension (organique et / ou minérale), des matières dissoutes (organique et / ou minérales) et des organismes pathogènes. Les eaux de surface sont particulièrement les plus polluées et contiennent des substances organiques et inorganiques dissoutes, des organismes vivants et des matières en suspension (Masschelein, 1996).

2.1.2.2. Les opérations unitaires du traitement des eaux de surface 2.1.2.2.1. Prétraitements des eaux

Les prétraitements sont appliqués aux eaux chargées en particules de grande taille susceptibles de perturber la mise en œuvre des traitements ultérieurs. On compte :

 Dégrillage : A son entrée dans l’usine de traitement d’eau potable, l’eau passe au travers de grilles qui arrêtent les corps flottants et les gros déchets.

 Tamisage : il retient les déchets plus petits, le sable et le plancton.

 pré-décantation : les eaux particulièrement chargées en particules, un pré décantation est nécessaire pour séparer les matières en suspension (argile, limons…).

Elle consiste à laisser déposer ces particules sous l’effet de la pesanteur.

2.1.2.2.2. Clarification

C’est au cours de cette étape que sont extraites de l’eau brute et les matières colloïdales, principales responsables de la turbidité de l’eau (Valiron, 1994). La clarification est constituée de plusieurs étapes à savoir la coagulation-floculation, la décantation et la filtration. L’étape déterminante de la clarification est la coagulation-floculation (De Leon, 2006).

(24)

2.1.2.2.3. coagulation-floculation.

Les procédés de coagulation et floculation constituent les traitements de base appliqués pour corriger des défauts de l’eau liés aux fractions particulaires inertes ou vivantes. Ils assurent aussi l’élimination de la fraction « floculable » des matières organiques (macromolécules), de certains métaux lourds (Degrémont, 2005).

 Coagulation.

Coagulation vient du latin coagulare qui signifie « agglomérer ». En tant que processus unitaire du traitement de l’eau, la coagulation résulte de l’addition des réactifs chimiques dans des dispersions aqueuses, afin d’assembler en agrégats plus gros, les fines particules dispersées (Masschelein, 1996).

 Floculation.

La floculation est l’agglomération des particules déchargées en micro-flocs, puis en flocons volumineux et décantables. Selon la norme ISO 6107-1 : 2004, la floculation est la formation, par agglomération de petites particules, de grosses particules séparables ; le mode de formation est généralement accéléré grâce à des moyens mécaniques, physiques, chimiques ou biologiques. La floculation a pour but d’accroître le volume, le poids et la cohésion du floc formé. C'est la phase de floculation qui conduit à la formation de flocons dont les tailles permettent la décantation, en un temps suffisamment court, si les conditions hydrauliques s'y prêtent (Zogo, 2010).

 Décantation.

Selon la norme ISO 6107-3 : 1993, la décantation est le retrait du liquide surnageant après sédimentation des matières solides en suspension ou après séparation d’un liquide de plus forte densité. Les particules en suspension sédimentent en fonction de leur taille ; donc pour obtenir une bonne décantation, il est nécessaire d’augmenter le diamètre des particules d’où l’utilité impérieuse du phénomène de coagulation- floculation (Degrémont, 2005).

 Filtration.

Filtration est un procédé destiné à clarifier un liquide qui contient des matières en suspensions en le faisant passer sur des membranes (Bodzed et Konieczny, 1998 ; Msagati et Mamba, 2011; Khambhaty et Plumb, 2011).

 La filtration sur sable

Elle contribue à l’élimination des particules en suspension de certains parasites et des précipités de fer, aluminium et manganèse ainsi qu’à une réduction de la matière organique.

(25)

2.1.2.2.4. Désinfection

Selon la norme ISO 6107-1 : 2004, la désinfection est un traitement de l’eau destinée à éliminer ou inactiver tous les agents pathogènes. Divers agents désinfectants peuvent être utilisés tels que le chlore et ses dérivés, l’ozone, les rayons ultra-violets (Zogo, 2010).

 L’ozonation,

formée de trois atomes d’oxygène, est un désinfectant puissant, plus efficace que les agents chlorés. Il permet également l'oxydation de certains pesticides, l’élimination des phénols et des toxines algales, la réduction des goûts, des couleurs et odeurs…



Le chlore

est utilisé en désinfection sous forme de chlore gazeux ou “d’eau de Javel” (hypochlorite de sodium). L’utilisation d’agents chlorés exige une eau faiblement chargée en matière organique.

2.1.2.3. Les inconvénients des coagulations-floculations chimiques dans le traitement d’eau

Plusieurs coagulants-floculants chimiques et métalliques (Aluminium, sel métallique polymérisés, Oxyde de Calcium) peuvent être utilisés pour traiter des eaux de surface, eaux usées industrielles et domestiques. Cependant, ils présentent d’énormes conséquences sur la santé humaine, sur l’écosystème et sur l’économie du pays. On retient esentiellement que : - les coagulants utilisés sont souvent corrosifs, des normes de sécurité doivent être respectées afin que les travailleurs manipulent ces substances avec précaution (SODIM, 2008);

- l’addition de coagulant, principalement le CaO, peut augmenter le volume des boues jusqu’à 50 % (SODIM, 2008);

- les grandes quantités de substances chimiques doivent être acheminées à l’usine de traitement (SODIM, 2008);

- la présence d’aluminium résiduel peut entraîner des problèmes importants pour la santé comme l’Alzheimer et autres pathologies de ce genre. Il est donc toxique pour les écosystèmes. Le fer aussi est toxique pour la faune. Cette toxicité génère plusieurs inquiétudes au niveau du grand public (SODIM, 2008);

- en eau froide, le processus est peu efficace (SODIM, 2008);

- pour les pays en voie de développement, les coagulants chimiques peuvent être trop coûteux.

- bien que le procédé couplant l’oxyde de calcium et la liqueur à base d’eau de mer à pH élevé semble offrir plusieurs avantages, une évaluation plus approfondie des coûts au niveau du

(26)

Présenté par : Razack L. GUENE Page 13 capital à investir, de l’opération et de l’entretien est nécessaire pour avoir une idée plus globale de la faisabilité économique d’un tel procédé (Semerjian, 2000).

- la toxicité de l’aluminium a ainsi encouragé le développement de polymères à base de fer.

Cependant, contrairement aux polymères à base d’aluminium, ces polymères sont encore au stade de développement (Wang et al. 2004)

- les polymères peuvent être toxiques pour la faune. Très peu d’études documentent cette toxicité. Liber et al. (2005) ont montré que certains polymères anioniques et cationiques de type Magna Floc sont toxiques à des doses sous- létales chez le touladi. Parallèlement, Al Mutairi (2005) montre que l’écotoxicité du traitement alun/polymère repose essentiellement sur le polymère utilisé comme agent floculant;

- l’utilisation de polymères synthétiques est coûteuse et donc pratiquement inenvisageable pour les pays en voie de développement (SODIM, 2008).

2.1.2.5. Les coagulants d’origine naturelle

Plusieurs chercheurs ont montré que les coagulants à base d’aluminium, de fer et même les polymères synthétiques présentent un désavantage important: leur toxicité probante pour l’environnement. Cela a donc poussé quelques chercheurs à investiguer la possibilité d’utiliser des composés d’origine naturelle pour réaliser le procédé de coagulation-floculation (Ndabigengesere et Narasiah, 1998).

Historiquement, les coagulants d’origine végétale et animale sont apparus bien avant les coagulants synthétiques comme les sels chimiques (Ndabigengesere et Narasiah, 1998). Des manuscrits anciens en provenance de l’Inde rapportent que les graines de nirmali, une espèce d’arbre, étaient utilisées pour clarifier l’eau de surface, il y a 4000 ans de cela (Shultz et Okum, 1984). Cependant, un manque de connaissances scientifiques au niveau de leurs mécanismes de fonctionnement et de leur efficacité a ralenti les recherches réalisées sur ces coagulants (Ndabigengesere et Narasiah, 1998). Ainsi, l’utilisation de coagulants naturels a été découragée dans les pays développés sous prétexte qu’ils n’ont jamais été soumis à une évaluation scientifique rigoureuse (Jahn, 1981). Dans les pays en voie de développement, leur développement s’est poursuivi si bien qu’aujourd’hui, les pays développés recommencent à s’intéresser à cette alternative (Jahn, 1988). Cela a poussé plusieurs chercheurs à tester l’efficacité des coagulants naturels dans le traitement d’eau. A titre d’exemple, plusieurs auteurs ont montré l’efficacité de l’extrait de Solanum incunum dans le traitement de l’eau surface. Parmi ces auteurs figurent Marhobh, (2007) et Kihampa, (2011).

(27)

Présenté par : Razack L. GUENE Page 14 Selon Ndabigengesere et Narasiah, (1998), il existe une quarantaine de variétés de cette plante, certaines affichant de meilleures performances dans le traitement des eaux usées. Dans le même ordre d’idées, plusieurs chercheurs, Muhamad (2011), Foxel et ses collaborateurs, (2012) ; FATOMBI et ses collaborateurs, (2013) ont montré l’efficacité de l’extrait de graines de Moringa oleifera dans le traitement d’eau.

2.2. Généralités sur Solanum melongena (aubergine).

2.2.1. Dénomination

Candolle donne pour origine de terme français moderne le sanskrit vaatingan qui devient baadangan en hindustani, badinant (ﺑﺎﺩﻧﺠﺎﻥ) en persan, bedengiam, baadanjaan, al-bâdinjân en arabe, berenjena en espagnol, albergínia en catalan, aubergine en français. Le portugais beringela aurait été adopté en Inde sous la forme brinjal que l'on retrouve dans le français béringéde, bringelle employé à la Réunion et à l'île Maurice, brème en français canadien (Amanda, 2010). L'aubergine s'est aussi appelée mélongène (ou mélongine). Avicenne est le premier à la nommer melongena que retient Linné avec le genre solanum et l’espèce melongena.

2.2.2. Origine géographique, historique et la domestication de S. melongena

À l’opposition de la pomme de terre (Solanum tuberosum), de la tomate (Solanum lycopersicum), ou des poivrons et piments (Capsicum) originaires du Nouveau Monde, et qui ont fait l'objet d'une domestication secondaire en Europe, l'aubergine est une solanacée de l' Ancien Monde. Sa diffusion spontanée dans le Moyen-Orient et l'Asie du Sud précède sa domestication (Terri L. et al, 2010). L'aubergine est une plante domestiquée à plusieurs reprises (Dsandra et al, 2013) à partir de populations sauvages de S. incanum L. et S. undatum Lam, plantes morphologiquement et génétiquement proches et spontanées en Afrique du Nord et au Moyen-Orient (Loic Mangin, 2009, Maria, 2015). Quoi qu'il en soit S. melongena, l'aubergine cultivée n'existe pas à l'état sauvage (Dsandra et al, 2013).

(28)

2.2.3. Tableau I : Classification de Cronquist (1981)

Règne Plantae

Division Magnoliophyta

Classe Magnoliopsida

Ordre Solanales

Famille Solanaceae

Genre Solanum

Espèce Melongena

2.2.4. Description botanique.

Le port de l'aubergine est dressé, buissonnant, de 50 cm à 2 m de hauteur selon le climat. Les fleurs, de couleur blanche ou violette, solitaires, sont portées à l'aisselle des feuilles. Les fruits sont d'une grande variété de formes (ovoïdes, piriformes, sphériques, cylindriques et très allongées) et de couleurs différentes (du blanc ivoire, jaune, vert, et plus généralement pourpre, violacé jusqu'à presque noir) uniformes, dégradées ou striées, comme la superbe Listada de Gandia violet sombre à raies et points crème (Wikipédia 12/08/2017 20 :10).

Source : (FAO, 2017)

(29)

2.2.5. Diversité génétique, sélection et amélioration.

L'aubergine appartient à la classe de Leptostemonum (subgénero Leptostemonum Bitter) (Dsandra et al, 2013). La domestication est vraisemblablement ancienne, primitivement en Inde et en Chine, puis sur une vaste zone du sud-est asiatique, toujours en climat chaud. Il en résulte une très grande diversité des variétés et cultivars (Giambattista et al, 2009). Différentes variétés d'aubergine sont en culture potagère. On cultive toujours des cultivars locaux ou fixés traditionnels. En culture intensive les hybrides F1 sont généralisés, les premiers hybrides F1 ont été mis au point au Japon dans les années 1930.

2.2.6. Écologie.

Solanum melongena est cultivée dans les pays tempérés, et comme vivace dans les pays tropicaux. La culture de l'aubergine nécessite de la chaleur (la croissance s'arrête en dessous de 12 °C), de la lumière et de l'eau. Dans les climats tropicaux et subtropicaux, l'aubergine peut être semée directement dans le jardin. Dans des climats tempérés la plantation se fait, après tout danger de gel, par repiquage de jeunes plants de 6 à 7 semaines. La grande culture se fait en hydropisie et sous serre, la production est permanente. Au potager, l'aubergine se taille en dégageant les rameaux des 10 premiers centimètres au- dessus du sol. Le fruit est consommé immature quand il se colore en violet, vert ou blanc selon les cultivars, avant que les graines ne durcissent et quand il est brillant (Wikipédia, 12/08/2017 20 :10). Le greffage de l'aubergine est devenu une pratique courante chez les professionnels, dans une moindre mesure chez les jardiniers amateurs. Il permet d'obtenir des plantes plus vigoureuses et de s'affranchir de maladies du sol (Ndereyimana et al, 2017). Certaines variétés d'aubergine sont utilisées comme porte-greffe, notamment pour les tomates et réciproquement (M. Javoy, 2016).

2.2.7. Récolte

- Environ 5 mois après le semis ou 3 à 4 mois après la transplantation.

- Cueillir les fruits avant sa maturité physiologique : lorsqu’ils atteignent 12 à 15 cm de long, bien colorés, brillants et avant que les graines ne durcissent.

- La fréquence des récoltes varie de 2-3 jours à 5-6 jours selon le climat et la variété qui conditionnent la vitesse de grossissement.

- Les manipulations doivent être effectuées avec précaution car l’épiderme est sensible aux meurtrissures. Il est recommandé d’utiliser un sécateur ou un couteau.

(30)

Présenté par : Razack L. GUENE Page 17 - La récolte doit être effectuée régulièrement afin de favoriser la fructification sur les

ramifications (FAO, 2017).

2.2.8. Composition nutritionnelle

L’aubergine (Solanum melongena) est très peu calorique (24 calories pour 100 g, 2 % de l'AJR pour 100g), ne contient pas de graisses et est riche en fibres solubles dont 100 g assurent 10 % de l'AJR (hptt/ : information.nutritionnelle.fr, 12/08/2017 20 :10). Elle apporte des minéraux, spécialement le potassium, le manganèse, le cuivre et le sélénium. Elle est riche en de nombreuses vitamines B (B1 ou thiamine, B5 ou acide pantothénique, B6 ou pyridoxine, B9 ou acide folique). Elle constitue donc une bonne candidate pour la diète anti- obésité, sous réserve de la cuisiner sans huile qu'elle prend plaisir à absorber (cuire à l'eau, à la vapeur, au four sous sac de cuisson, à sec ou au jus de lime à la poêle, grillée, marinées, etc). Les propriétés anti oxydantes de l'aubergine sont remarquables, en particulier de l'aubergine cuite (Roberto et al, 2010).

2.2.9. Les différentes transformations de Solanum melongena

 La transformation de l'aubergine en beignet ou frite, souvent servie en ragout avec du porc, en aigre doux et toujours assaisonnée d'ail, oignon, graines de sésame en Chine (Wikipédia 12/08/2017 20 :10). Les sites de recette chinois donnent une majorité de recette en sauce (Wikipédia 12/08/2017 20 :10).

 Au Japon, cuite au four gratinée ou simplement ouverte coupée en deux, elle est servie avec un vinaigre sucré ou miellé, tout comme le tempura d'aubergine. "Frites à l'huile de sésame... qui ont une saveur merveilleuse" (Lilia, 2010).

 Un dentifrice à base de cendres d'aubergine était fabriqué au Japon.

 l'American Diabetes Association recommande une diète basée sur l'aubergine dans le cadre du contrôle du diabète type 2 (KWON et al., 2008), les résultats d'une étude publiée en 2011 montrent que l'aubergine crue ou grillée contient des composés puissamment cardioprotecteurs, une étude égyptienne publiée en 2013 montre que les extraits de peau d'aubergine (Methanol Extract of the Peels : MEP) ont une activité anticancéreuse (wikipedia, 26/08/2017)

(31)

CHAPITRE 3 : ACTIVITES MENEES

(32)

Chapitre 3 : ACTIVITES MENEES 3.1. Présentation du laboratoire

Le laboratoire Central d'Analyse des Eaux comprend trois différentes salles de manipulations à savoir la salle de physico-chimie, la salle de microbiologie et celle de métaux lourds. Comme l’indique le nom, il s’effectue dans ces salles l’analyse physico-chimique, l’analyse bactériologique et l’analyse des métaux lourds.

3.2. Méthodologie utilisée

Pour atteindre notre objectif nous avons fait de la recherche documentaire dans la bibliothèque de l’Université d’Abomey-Calavi (UAC) et de l’EPAC, la salle de documentation de la DG-Eau et par l’internet. Après, nous avons pu choisir les sites de prélèvements d’eau, les matériaux et la présentation du lac, puis nous avons décrit les étapes de l’échantillonnage pour l’obtention de l’eau brute. Ensuite, nous avons fait les analyses des paramètres physico-chimiques (température, pH, conductivité, couleur, turbidité, fer total, et manganèse) et les paramètres bactériologiques (coliformes fécaux, coliformes totaux et les streptocoques fécaux). Enfin, nous avons discuté les résultats obtenus et une conclusion. La figure 3 présente la description générale de la méthodologie exploitée pour atteindre les résultats des travaux de la présente recherche.

3.3. Matériel.

3.3.1. Sur le terrain.

Sur le terrain, le matériel nécessaire mis à disposition est composé de : -des flacons étiquetés pour le prélèvement des échantillons d’eau à analyser ; -une barque motorisée pour le déplacement sur l’eau ;

-un carnet de note et un stylo ; -un appareil photographique.

3.3.2. Matériel végétal.

Les feuilles de Solanum melongena (aubergine) ont été récoltées à l’Université d’Abomey Calavi (UAC) dans le jardin d’expérimentation de la Faculté des Sciences Agronomiques (FSA).

(33)

3.3.3. Réactifs

Tous les réactifs utilisés pour déterminer les paramètres physico-chimiques étaient de qualité analytique, notamment le FerroVer ; Buffer Powder Pillow, Citrate Type for Manganese et périodate de sodium.

3.3.4. Matériel de laboratoire

 Appareils de laboratoires utilisés dans le traitement de l’eau.

Les appareils de laboratoire utilisés sont : le spectromètre ; la plaque chauffante; l’autoclave ; le pH-mètre ; le conductimètre ; l’agitateur magnétique; incubateur biologique; la balance électronique; le réfrigérateur; floculateur; turbidimètre; distillateur ;

 Les verreries

Les verreries de laboratoire utilisées sont : une pipette volumétrique de 10 ml; un flacon Erlenmeyer de 250 ml; les béchers de 1000 ml; pipette pasteur, cuves de 10 ml et de 25 ml;

des fioles jaugées ; des éprouvettes ; des burettes graduées ; des boites de pétries ; des entonnoirs ; des pipettes graduées ; des pissettes d’eau.

 Autre matériel

Nous avons : compteur de colonies; milieux de culture; coton; papier aluminium; membrane cellulosique ; pincettes en acier inoxydable ; dispositif de filtration; tissu blanc ; papier filtre ; mortier de laboratoire ; tamis.

3.4. Méthodes de traitement

Les procédés de traitement d’eau ont été effectués sur les eaux du lac Nokoué dans la localité de SO-Ava en utilisant du coagulant naturel de Solanum melongena et la solution de sulfate d’aluminium comme témoin.

Photo 3 : Les feuilles de Solanum melongena

(34)

3.4.1.Echantillonnage

Les échantillons d'eau brute ont été prélevés sur le lac Nokoué dans la localité de So- Ava. Au total, 3 échantillons d'eau de prise étaient recueillis et conservés dans des bidons en plastique propres de 25 L. Avant l'échantillonnage, les bidons ont été soigneusement nettoyés à l'aide de l'eau du robinet, suivis de rinçage à l'eau de la rivière à plusieurs reprises avant l'échantillonnage. Les échantillons ont été recueillis du même fleuve à différents endroit. Les échantillons collectés ont été transportés et analysés dans le laboratoire central d’analyses des eaux de la Direction Générale de l’Eau.

Figure 3 : Les sites de prélèvements d’eau brute.

E1 : se trouve à l’est du lac et reçoit des eaux de drainage.

E2 : se trouve à l’ouest du lac.

E3 : se trouve au Sud-est du lac E1 E2

E3

(35)

3.4.3. Préparation des coagulants

Les expériences du traitement d’eau brute ont été effectuées avec le coagulant de Solanum melongena et la solution de sulfate d’aluminium.

3.4.3.1. Préparation de la solution de sulfate d’aluminium

5 g d’aluminium ont été pesés puis introduits dans 250 ml d’eau distillée en agitant à l’aide d’un agitateur magnétique pendant une heure (1h). Nous obtenons ainsi la solution mère de sulfate d’aluminium.

3.4.3.2. Préparation du coagulant de Solanum melongena

Les feuilles de Solanum melongena ont été lavées, rincées avec l’eau distillée et séchées au laboratoire à une température de 20 ^oC pendant une semaine. Ces feuilles ont été broyées à l’aide d’un mortier. La poudre obtenue a été tamisée à l’aide du tamis afin d’enlever des grosses particules. 1 g du tamisât a été pesé à l’aide de la balance du laboratoire. Ensuite, cette quantité du tamisât a été introduit dans 99 ml d'eau distillée contenue dans un erlenmeyer de 250 ml pour former 100 ml de Suspension (environ 0,01g/ml de concentration). Puis, la suspension a été mélangée à l'aide d'un agitateur magnétique pendant 5 minutes. Ensuite, la solution obtenue a été filtrée à travers un morceau de tissu blanc propre afin d’enlever les matières solides. Puis, le filtrat a été centrifugé à 30 tr/min pendant 5 min suivie d'une filtration à l'aide du papier filtre. Enfin, on obtient un extrait aqueux (coagulant) de Solanum melongena conservé à -4 ° C pour les essais (l'expérience de coagulation-floculation). Le résidu a été séché à 50° C à l’étuve pendant trois jours jusqu’à ce que sa masse soit invariable.

La quantité de Solanum melongena dissoute dans le coagulant naturel a été déduite après pesée des résidus séchés. La concentration de coagulant naturel a été calculée à partir de la masse obtenue.

Ccoag : Concentration de coagulant naturel Msol : Masse de Solanum melongena

Mdiss : Masse de Solanum melongena. dissoute Veau : Volume d’eau distillée

Ccoag = (1-0,63)/ 0,10 = 3,7g/L Ccoag = (Msol-Mdiss)/ Veau

(36)

Figure 4 : Agitation Figure 5 : Coagulant

3.4.4. Montage expérimental des essais au jar-test.

Les essais de coagulation-floculation ont été effectués en utilisant le floculateur numérique 10408 Fisher Bioblock Scientific composé d’une série de quatre béchers d’un litre (1L) numéroté de 1 à 4. Les expériences ont été effectuées en utilisant trois échantillons d’eau brute de différentes turbidités de 107 NTU, 68 NTU et 81,5 NTU. Pour chaque échantillon d'eau, quatre béchers ont été remplis jusqu'à 250 ml de l’échantillon. Ensuite, les 4 béchers contenant chacun 250 ml d’eau brute ont reçu respectivement 20 mg/l, 40 mg/l, 60 mg/l et 80 mg/l de coagulant. Puis, les mélanges ont été agités de nouveau pendant 5 min à 150 tr / min à fin d’obtenir des mélanges homogènes. Ensuite, la vitesse de mélange a été réduite à 30 tr /min pendant 30 minutes. A la fin de la floculation, les essais ont été laissés en sédimentation pendant 1h 30 min. Suite à cela, nous avons prélevé le surnageant pour déterminer la turbidité, le fer total, le manganèse, le pH, la conductivité, la température, les coliformes et les streptocoques.

 Les essais de Jar-test ont été repris avec la solution de sulfate d’aluminium.

Figure 6 : jar-test (floculateur)

(37)

3.5. Méthodes d’analyses physico-chimiques.

Les différents paramètres physico-chimiques analysés au Laboratoire sont : le pH, la Conductivité, le TDS (Total Dissolved Solid), la Couleur, les ions Calcium (Ca²⁺), Magnésium (Mg²⁺), Chlorure (Cl^- ), Bicarbonates (HCO3-), Ammonium (NH4+), Nitrates (NO3-¨), Nitrites (NO2-), Iodure (I^-), Fluorure (F^-), Sulfates (SO42-), Phosphates (PO43-), Fer total (Fe^2+/3+) et le Manganèse (Mn²⁺).

3.5.1. Mesure électrométrique du pH, conductivité et la température

. 1. pH-mètre

Le pH (le potentiel d’Hydrogène) est une des caractéristiques fondamentales de l’eau. Il donne une indication de l’acidité d’une substance.

. Principe : La méthode est basée sur l’utilisation d’un pH-mètre. Le pH-mètre est un voltmètre un peu particulier qui se caractérise par une très grande impédance d’entrée en raison de la forte résistance présentée par l’électrode de mesure (CREPA, 2007)

2. Mesure de la conductivité

La conductivité électrique d’une eau est la conductance comprise entre deux électrodes métalliques de 1cm² de surface, séparées l’une de l’autre par une distance de 1cm (Rodier, 2009).

Principe : La mesure de la conductivité se ramène à celle de la résistance d’une colonne d’eau. A cet effet, on utilise un conductimètre qui n’est en fait qu’une résistivité un peu particulière. Le conductimètre fait appel à un montage dérivé du pont de WHEATSTONE, le pont de KOHLRAUCH (CREPA, 2007).

Mode opératoire : pH-mètre et conductimètre

Nous avons dégagé l’appareil de sa mallette et vérifié les diverses connexions: secteur, électrode, etc. Puis nous avons ôté le chapeau protecteur de l’électrode, le déposé en lieu sûr.

Nous avons rincé les électrodes avec de l’eau distillée puis avec l’échantillon et rempli le vase de mesure avec l’échantillon, puis nous avons immergé les électrodes avec précaution et agité.

Enfin nous avons lu directement le pH, la conductivité et la température lorsque la valeur de chaque appareil est stabilisée.

(38)

[Cl

^-

] en mg/l = V

titrant

( Cl

^-

) x M(Cl

^-

); avec M ( Cl

^-

) = 35,5g/mol

[HCO

3-

] en mg/L = V

titrant

(HCO

3-

) x M (HCO

3-

) avec M (HCO

3-

)=

61g/mol.

3.5.2. Titrimétrie ou dosage volumétrique

 Dosage de l’ion Chlorure (Cl^-)

Principe : Les chlorures sont dosés en milieu neutre par une solution titrée de nitrate d'argent en présence de dichromate de potassium. La fin de la réaction est indiquée par l'apparition de la teinte rouge caractéristique du dichromate d'argent (W.W.W.chapitre04.2, 10/05/2017) Mode Opératoire : Nous avons prélevé 100 ml de l’échantillon à analyser à l’aide d’une Fiole jaugée de 100 ml qu’on verse dans un erlenmeyer de 250 ml. Ensuite nous avons ajouté deux (02) gouttes de dichromate de potassium 10 (couleur Jaune), puis nous avons fait le titrage au Nitrate d’argent à 0,1N.

Si la solution vire du jaune au rouge-brique, cela marque la présence du chlorure dans l’eau.

La concentration du chlorure est obtenue grâce à la formule suivante :

 Dosage du Bicarbonate (HCO

^3-

)

Principe : Le bicarbonate est un ion polyatomique de formule chimique HCO^3-. Il doit son préfixe (bi) à son caractère amphotère (double caractère acido-basique), appartenant à deux acido-basiques différents. Il s’agit de la déportation de l’acide carbonique: ôter le premier proton de l’acide carbonique donne le bicarbonate, ôter le second proton donnera la forme carbonate ionique.

Mode opératoire : Nous avons prélevé 100 ml de l’échantillon à analyser à l’aide d’une fiole jaugée de 100 ml qu’on verse dans un erlenmeyer de 250 ml. Ensuite nous avons ajouté un sachet de Bromocrésol, puis nous avons fait le titrage avec l’acide sulfurique (H2SO4). Si la solution vire du vert au rose, cela indique la présence du bicarbonate dans l’eau.

La concentration est déterminée par la formule suivante :

 Dosage du Calcium (Ca

²⁺

)

Le calcium est un métal alcalino-terreux extrêmement répandu dans la nature et en particulier dans les roches calcaires sous forme de carbonates.