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L’expérience et l’infrastructure prototype de Institut Agronomique Vétérinaire Hassan II en matière
d’épuration et de réutilisation des eaux usées
Pr. Bouchaib El Hamouri
Département Eau Environnement et Infrastructures
Les travaux de recherche sur l’épuration des eaux usées adaptées aux petites communautés rurales ont démarré à l’IAV Hassan II (IAV) en 1985. Ils sont menés au sein du département Eau Environnement et Infrastructures (D2EI) de la filière du Génie Rural. Ces travaux ont permis de mettre en place une importante infrastructure prototype et pilote dont l’objectif est le développement de la recherche et la formation des élèves ingénieurs dans ce domaine.
Les travaux menés à l’heure actuelle peuvent être décrits en se référant aux divers types d’eau récupérés soit à partir du campus lui-même soit à partir du Club de l’Association Culturelle et Sportive de l’Agriculture (ACSA), limitrophe du campus de l’IAV.
Ce papier sert de support à une présentation, qui sera faite lors des journées scientifiques de Ouagadougou du 10 au 12 mars 2009,met en exergue sur les résultats obtenus et les développements, à grande échelle, réalisés par l’IAV au Maroc. Il donne, par ailleurs, une idée sur les possibilités de coopération qui pourront voir le jour avec les institutions Burkinabaises impliquées dans ce domaine en matière de recherche, de formation et d’échange de savoir-faire.
Infrastructure prototype de collecte, d’épuration et de réutilisation des eaux usées
L’infrastructure prototype comporte des réseaux de collecte et de recyclage des eaux épurées, trois stations d’épuration (STEP), un terrain réservé aux expérimentations sur la réutilisation des eaux épurées et des boues stabilisées et un laboratoire d’analyse des eaux.
1. Les réseaux
1.1. Réseau "eaux mixtes"
Par eau mixte, il est entendu une eau usée telle qu’elle existe dans la plupart des communautés où les eaux grises (lavabos, baignoire, douches, lessiveuse) sont évacuées en mélange avec les eaux noires (toilettes et cuisines).
Le réseau "eau mixte" collecte les eaux usées de l’ACSA et du campus IAV. Au niveau du campus, les eaux collectées proviennent de la résidence des étudiants, des locaux de l’administration, de ceux réservés à l’enseignement et des laboratoires de recherche. Deux grands restaurants sont exploités l’un pour les étudiants dans le campus IAV et le second au niveau de l’ACSA. Les eaux usées sont interceptées à la sortie du campus IAV avant le rejet dans le réseau municipal puis pompées jusqu’au site de la station d’épuration des eaux usées "STEP eau mixte".
1.2. Réseau "eaux grises"
Les eaux grises collectées sont exclusivement issues des douches associées à la salle de
"fitness" du club ACSA. Ces eaux sont collectées puis acheminées sur le campus IAV pour
Commentaire [U1]: Ce papier donne plus un descriptif d’une série d’infrastructures sur la réutilisation des eaux usées et d’eau de pluies. Il aurait fallu focaliser le papier sur une recherche suivie de résultats concrets dans une démarche plutôt scientifique. Je propose donc que le papier soit accepté pour un poster.
2 être épurées dans deux systèmes différents qui sont le filtre planté de roseaux (écoulement
horizontal) + filtre à sable + désinfection UV, qui reçoit 8 m3/jour et les deux unités compactes type "réacteur membranaire" et type "réacteur biologique séquentiel" qui reçoivent 1 m3/jour chacun.
Le filtre planté est situé dans le même site que la STEP "eaux mixtes" alors que les deux machines compactes sont installées dans le laboratoire du D2EI.
1.3. Réseau de stockage et de recyclage des eaux grises
Les eaux grises épurées et désinfectées sont stockées et recyclées pour alimenter les quatre chasses de toilettes du rez-de-chaussée du D2EI depuis mars 2005. Ces eaux auront, en bout de cycle, servi trois fois consécutives ; la première comme eau de douche, la seconde comme eau de chasse de toilette et la troisième comme eau mixte épurée réutilisée en arrosage des espaces verts.
1.4. Réseau de collecte de l’eau de pluie de la toiture du DGR
Un réseau de collecte et de stockage des eaux de pluies de la toiture du D2EI est mis en place en vue d’une utilisation de ces eaux pour les nettoyages divers et la chasse d’eau des toilettes. Des recherches sur leur qualité seront menées pour déterminer si elles pourront servir pour la lessive, les douches et les bains.
2. Les installations d’épuration
Les installations construites sont adaptées au type d'eau comme expliqué plus haut que sont les eaux mixtes et les eaux grises.
2.1. Epuration des eaux mixtes
La quantité d'eau mixte récupérée varie entre 40 et 60 m3/jour dont les 2/3 sont épurés dans la STEP "réacteur anaérobie chenal algal et maturation" et 1/3 dans la STEP "filtres plantés de roseaux hybride à trois étages (écoulement Vertical / Horizontal / Vertical avec nitrification/dénitrification).
2.1.1. Réacteur anaérobie-chenal algal-maturation Cette STEP comporte deux unités placées en série.
2.1.1.1. Unité de prétraitement ou RAFADE
Un prétraitement, dont le rôle est l’élimination des matières en suspension (MES) et de la demande biochimique en oxygène (DBO), a été développé à l'IAV. Il s’agit d’un Réacteur Anaérobie à Flux Ascendant et à Deux Etapes (RAFADE) entièrement couvert comprenant deux bassins cylindriques placés en série et ayant un diamètre de 3 m et une profondeur de 5 m. L’ensemble est construit en béton armé.
Le biogaz est collecté du RAFADE à l’aide de coupoles fabriquées en polyester résistant. La base de ces couvercles est insérée dans un canal qui entoure le réacteur et qui sert de joint d'étanchéité. Ce canal est rempli d'effluent épuré recyclé.
3 2.1.1.2. Unité de post-traitement ou traitement tertiaire:
Le rôle du post-traitement est l’élimination des nutriments (azote et phosphore) et des pathogènes. Il comprend un chenal algal et un bassin de maturation placés en série.
2.1.1.2.1. Chenal algal à haut rendement
Le chenal utilisé a une surface de 395 m2 et une profondeur utile de 0,35 m. Le temps de séjour varie de 3 à 6 jours selon les débits reçus.
2.1.1.2.2. Bassin de maturation
Un seul bassin de maturation est adopté avec les dimensions de 17 m x 7 m et une profondeur de 1 m d’eau et un temps de séjour de 1,5 à 3 jours.
2.1.2. Filtre planté de roseaux hybride avec nitrification/dénitrification
Cette STEP couvre une superficie de 300 m2 et reçoit l'eau usée brute après dégrillage et dessablage (sans prétraitement préalable). Elle est alimentée par bâchées grâce à un siphon auto-amorçable capable de délivrer un débit de 4,5 L /s. La STEP comporte trois stades consécutifs :
- Le premier étage est formé de trois filtres placés en parallèle, à écoulement vertical et plantés de Phragmites australis. Chacun des trois filtres est alimenté pendant 4 jours consécutifs. Il est, ensuite, mis au repos pendant 8 jours.
- Le second étage comporte trois filtres à écoulement horizontal placés en parallèle dont deux sont plantés de roseaux ; le troisième est maintenu sans plantes pour servir de témoin.
- Le troisième étage (stade de nitrification) est à écoulement vertical non planté.
L'effluent de ce troisième stade est partagé en deux parties égales (50/50) dont une partie est recyclée sur les filtres horizontaux pour dénitrification. Les filtres du troisième étage sont alimentés en bâchées grâce à trois siphons auto-amorçables.
2.2. Epuration des eaux grises
L'eau grise est épurée dans deux systèmes différents : 2.2.1. Filtre planté – filtre à sable - désinfection UV (8 m3/j)
Le système est constitué de deux compartiments. Le premier consiste en un filtre à gravier à flux horizontal planté de Phragmites australis alors que le second est un filtre de sables multicouches à flux vertical.
4 2.2.2. Réacteur à membrane et Réacteur biologique séquentiel
Le réacteur à membrane ou (membrane bioreactor, MBR) est une unité compacte BUSSE ayant les caractéristiques suivantes :
Volume traité : 675 L/j
Nombre de cycles : 8/j
Duré du cycle : 3 heures
Temps de contact : 25 min
Bloc membrane
Surface : 5 m2
Diamètre nominal des pores : 0,4 µm
Type de membrane Complexe de Polyélectrolytes (PEC) COBOTA
Le Réacteur biologique séquentiel (Sequencing batch reactor, SBR) est une unité compacte de marque AquaCycle 900 (Hansgrohe) ayant les caractéristiques suivantes :
Volume traité : 850 L/j
Nombre de cycles : 7/j
Temps de réaction : 3 h
Mode d'aération : 5 min d'aération + 3 min sans aération.
Durée de sédimentation : 20 min Intervalle d'extraction des sédiments : 4 j Temps de préchauffage de la lampe UV : 2 min
3. Terrain d'expérimentation sur l’irrigation et l’arrosage des espaces verts
Un terrain juxtaposant le site des STEP ayant une superficie d'un ha est équipé d'un réseau d'irrigation alimenté en eau épurée. Il permet de mener des expérimentations sur la réutilisation des eaux en irrigation et en arrosage des espaces verts. Les expérimentations sur l'utilisation des boues stabilisées vont également être menées sur le site.
4. Laboratoire d'analyse des eaux
Le laboratoire est situé dans le bâtiment du D2EI. Il est équipé pour le suivi des performances des diverses STEP. Les réacteurs MBR et SBR sont placés dans ce laboratoire pour les mettre dans les conditions de fonctionnement pour lesquelles ils ont été mis au point, à savoir, les sous-sols d'habitations individuelles ou d'hôtels. Des analyses complémentaires relatives au sol et aux plantes peuvent être effectuées dans les laboratoires des Sciences du sol ou d’agronomie générale de l’IAV.
