Caractérisation des eaux usées d’Industrie Agro-Alimentaire (IAA) et dimensionnement d’une station de traitement :

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*-*-*-*-*-*-*-*

Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC)

*-*-*-*-*-*-*-*

Département du Génie de l’Environnement (GEn)

*-*-*-*-*-*-*-*

Pour l’obtention du diplôme d’Ingénieur de Conception en Environnement

Réalisé par

Espérance Tardius A. A. MEGNIKPA

Superviseur : Maître de Stage : Dr Martin Pépin AINA Ir. Zacharie SATCHIVI Président de jury : Membre de jury :

Dr Alphonse AGBAKA Dr Elisabeth PAZOU YEHOUENOU

Année académique 2010-2011 Deuxième Promotion

Caractérisation des eaux usées d’Industrie Agro-Alimentaire (IAA) et dimensionnement d’une station de traitement : Cas

de la Société de Brasserie et de Boissons (SBB)

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Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page i

DEDICACE

Ce travail est dédié :

à mon père Sylvestre MEGNIKPA pour tous les sacrifices consentis en ma faveur. Vous m’aviez toujours exhorté au travail bien fait. Recevez ce travail signe de mon profond respect, ma reconnaissance et ma gratitude. Puisse le tout Puissant vous accordez la santé et la longévité ;

à ma mère Odile Thérèse QUENUM épouse MEGNIKPA pour l’éducation reçue { vos cotés depuis ma naissance, pour le soutien indéfectible et l’attention prêtée à mes études et pour m’avoir incité { aller jusqu’au bout. Le sentiment d’attente confiante que vous avez en permanence mis en moi m’a été d’un grand secours. Que ce travail vous procure la joie et que la providence vous accorde des jours heureux.

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Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page ii

REMERCIEMENTS

Le présent travail est le fruit des efforts de plusieurs personnes dont nous sommes le porte-parole. Nous leur témoignons notre profonde gratitude et notre reconnaissance. Même s’il nous arrive d’en oublier, cette œuvre témoignera toujours de vos efforts. Nous voudrions remercier :

 le Seigneur Dieu Tout Puissant, qui de par sa miséricorde, nous a protégé et nous a donné le courage nécessaire pour mener à terme ce travail,

 l’Esprit Saint troisième personne de la Sainte Trinité, Grand Maître du savoir et de l’intelligence, qui nous a comblé de ses dons et de ses grâces ; il nous a toujours relevé chaque fois que nous trébuchâmes. Qu’il nous maintienne toujours dans l’amour inconditionnel de Jésus-Christ afin qu’on vive dans sa joie et qu’on jouisse pleinement des fruits de ce travail,

 au Professeur Félicien AVLESSI, Maître de Conférence des Universités, Enseignant à l’Ecole polytechnique d’Abomey-Calavi et Actuel Directeur de L’EPAC pour ses conseils et apports durant notre parcours ;

 au Dr. Daniel CHOUGOUROU, Chef du Département du Génie de l’Environnement pour la disponibilité et pour ses grands efforts dont il a fait preuve pour la promotion du Département ;

 au Dr. Martin Pépin AINA, Enseignant { l’EPAC qui, malgré ses nombreuses occupations, a accepté de diriger ces présents travaux et surtout de nous prodiguer de précieux conseils. Un remerciement particulier à vous pour votre assistance et pour votre compréhension pour les périodes très difficiles que nous avons connues, Que DIEU vous comble de ses grâces ;

 à Monsieur Zacharie SATCHIVI, Directeur Général de la Société de Brasserie et des Boissons (SBB), qui n’a ménagé aucun effort pour nous accepter dans son usine, et dont l’ouverture d’esprit, la disponibilité, la générosité, les conseils ne nous ont jamais fait défaut tout au long de notre stage, Que Dieu vous comble de ses grâces ;

 aux agents de la SBB qui ont témoigné de leur solidarité, leur fraternité et leur convivialité pendant notre séjour { l’usine, recevez nos remerciements et que le tout Puissant vous fortifie davantage ;

 aux membres de jury pour avoir accepté de juger les présents travaux ;

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Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page iii

 à tous les enseignants, le personnel administratif, technique de l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi qui n’ont ménagé aucun effort dans le cadre de la formation des apprenants ;

 à tous les enseignants du Département de Génie de l'Environnement, nous exprimons notre profonde gratitude ;

 à mes ainés et responsables du LSTE pour l’ambiance de travail et pour les divers conseils ;

 à tous les collègues de la deuxième Promotion des Ingénieurs de Conception du Génie de la Technologie Alimentaire avec qui nous avions effectué les classes préparatoires.

Nous ne saurions oublier l’ambiance de travail et de pression formidable ;

 à toute la deuxième promotion des ingénieurs de conception du département Génie de l’Environnement pour les moments passés ensemble et votre preuve d’amitié, Que l’amour vivant de Jésus nous unisse d’avantage ;

 à Monsieur Fernand MASSESSI et sa femme Azimi DOMOLA BANGANA, pour votre affection, vos conseils et votre protection, Recevez les grâces du Saint Esprit ;

 à mes frères et mes sœurs Fleur, Benjamine, Brice et Michel MASSESSI, pour votre affection, Recevez les grâces du Saint Esprit ;

 à ma chérie Mariette Sèton MASSESSI pour l’assistance, le soutien et les conseils. Soit comblée des grâces du Tout-Puissant

 à maman Bintou AHOSSIN-GUEZO pour ses conseils et soins au cours des stages ;

 à mademoiselle Sylve GUEDOU, ses sœurs et son frère ;

 à mon frère le Révérend père Pancras William MEGNIKPA pour ses prières et conseils, puisse le Tout-Puissant vous donnez la force de continuer ses œuvres ;

 à mes frères et sœurs Lawg, Brun-Samson, Wenceslas, Lionel, Vital, Pascal, Muriel, Liliane MEGNIKPA et Jean AMOUSSOU pour votre affection et votre soutien, Recevez les grâces du Saint Esprit.

 à mon oncle Urbain QUENUM pour son soutien,

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Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page iv

Hommages

 A notre maître de mémoire Docteur Martin Pépin AINA

Aucune parole, aucun remerciement, ne pourra exprimer la reconnaissance que nous vous devons. Vous avez su nous accompagner, conseiller, orienter tout au long de la réalisation de ces travaux. Nous avons pu profiter de votre expertise tout au long de la réalisation de ce mémoire et nous gardons le souvenir de tous les échanges comme une expérience très enrichissante. Votre gentillesse, votre dévouement pour le travail, votre rigueur scientifique et vos qualités de grand enseignant nous ont motivés dans notre choix pour notre encadrement.

Recevez notre profonde gratitude.

 A notre maître de Stage

Ingénieur agro-alimentaire Zacharie SATCHIVI

Nous ne savons quel mot utilisé pour manifester notre reconnaissance à votre endroit.

Vous avez été pour nous une personne ressource ; avec la mise en application de vos sages conseils, nous sommes arrivé à bout de nos recherches. Vous avez été un acteur principal pour l’effectivité du travail en nous acceptant dans votre structure. Nous ne pouvons oublier votre rigueur, votre sens du travail bien fait.

Recevez nos profonds respects.

 A nos juges

Monsieur le Président de Jury

Nous sommes reconnaissants à l’honneur que vous nous accordez en acceptant de présider ce jury.

Recevez nos distinctions.

Messieurs les membres de jury

C’est un grand plaisir pour nous de vous voir siéger dans ce jury afin de pouvoir juger minutieusement ce mémoire. Nous vous sommes très reconnaissant du temps que vous avez consacré pour examiner notre document.

Recevez notre profonde gratitude.

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Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page v

Sommaire

DEDICACE ... i

REMERCIEMENT……….ii

HOMMAGES……….v

Sommaire ... v

Liste des tableaux……….vii

Liste des figures ... viii

Liste des photos ... ix

Liste des sigles et Acronymes ... ix

Liste des annexes………xii

Résumé ... xii

Abstract………xiv

1. Introduction générale... 15

1.1. Introduction ... 15

1.2. Objectifs et Hypothèses ... 16

2. Revue Bibliographique ... 4

2.1. Problématique ... 4

2.2. Clarification conceptuelle ... 5

2.3. Caractéristiques des eaux usées d’Industrie Agro-Alimentaire (IAA) ... 7

2.4. Traitement des effluents d’Industrie Agro-Alimentaire (IAA) ... 12

3. Milieu d’étude, Matériel et méthodes………20

3.1. Présentation du milieu d’étude ... 20

3.2. Méthodes ... 31

3.3. Matériel ... 37

4. Résultats, discussions et dimensionnement d’une station de traitement des eaux usées ... 41

4.1. Résultats et discussions ... 41

4.2. Dimensionnement de la STEP ... 51

Conclusion et suggestions……… ……….……….56

Références bibliographiques………..………58

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Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page vii Liste des tableaux

Tableau 1 : Classification des procédés à boues activées ………...……….16

Tableau n°2 : Composition de la commune de Sèmè podji………..24

Tableau n°3 : Valeurs de la température normale en ˚C et de la précipitation normale en mm de 1961 à1990………25

Tableau n°4: Normes de la qualité de l'eau en brasserie………..28

Tableau 5 : Résultats des premiers échantillons……….43

Tableau n°6: Résultats des deuxièmes échantillons……….44

Tableau n°7 : rapport DCO/DBO5………49

Tableau n°8 : rapport DCO/DBO5………49

Tableau n°9 : Résultats bactériologiques de la première campagne……….50

Tableau n°10 : Résultats bactériologiques de la deuxième campagne………..50

Tableau n°11 : Données d’entrée pour le dimensionnement………52

Tableau n°12 : Données d’entrer pour le dimensionnement……….53

Tableau n°13 : Résultats du bassin anaérobie……….……... 53

Tableau n° 14 : Hypothèses de dimensionnement des bassins facultatifs……….54

Tableau n°15 : Résultats des bassins facultatifs……….………54

Tableau n°16 : Hypothèses de dimensionnement du bassin de maturation………55

Tableau n°17 : Résultats du bassin de maturation………55

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Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page viii Liste des figures

Figure n°1 : Déshuilage et dessablage………...………...14

Figure n°2 : Illustration du traitement primaire...………15

Figure n°3 : Carte de la commune de Sèmè-Podji présentant la SBB………...20

Figure n°4 : Système de fabrication de la bière………...32

Figure n° 5 : Courbe olfactive décrivant la Persistance de l’odeur sur trois jours……….…42

Figure n°6 : Diagramme de variation du pH………..…45

Figure n°7 : Diagramme de variation de l’oxygène dissous………...46

Figure n°8 : Variation de la Température des deux campagnes……….47

Figure n°9 : Variation de la DCO deux campagnes………...47

Figure n°10 : Variation de la DBO₅ des deux campagnes……….48

Figure n°11 : Variation de la MES………49

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Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page ix Liste des photos

Photo n°1 : Malt d’orge………... ………..29 Photo n°2 : Plante du houblon………29

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Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page x Liste des sigles et Acronymes

ABE : Agence Béninoise pour l’Environnement

ASECNA : Agence pour la Sécurité et la Navigation Aérienne CF : Coliformes Fécaux

CI : Carbone Inorganique CIP: Clean In Place CO: Carbone Organique

COT : Carbone Organique Total CT : Coliformes Totaux

DBO : Demande Biochimique en Oxygène DCO : Demande Chimique en Oxygène DG Eau : Direction Générale de l’Eau

DG En : Département de Génie de l’Environnement

DHAB : Direction de l’Hygiène et de l’Assainissement du Bénin DIE : Direction Information sur l’Eau

EPAC : Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi ERI : Eaux Résiduaires Industrielles

ERU : Eaux Résiduaires Urbaines

FAST : Faculté des Sciences et Techniques FAO: Foods and Agriculture Organisation FSA: Faculté des Sciences Agronomiques GPS: Global Position System

IAA : Industrie Agro-Alimentaire IGN : Institut Géographique National

IRD : Institut de Recherche pour le Développement LSTE : Laboratoire des Sciences Technique de l’Eau MC : Matières Colloïdales

MD : Matières Dissoutes

MEHU : Ministère de l’Environnement de l’Habitat et de l’Urbanisme

MEPDEAP : Ministère de l’Economie, de la Prospective, du Développement et de l'Evaluation de l'Action Publique

MES : Matières En Suspensions

MISPC : Ministère de l’Intérieur et de la Sécurité Publique et des Cultes MM : Matières Minérales

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Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page xi MMER : Ministère des Mines de l’Energie Renouvelable

MO : Matières Organiques

MSP : Ministère de la Santé Publique NTK: Azote Total Kjeidal

NO2: Nitrite NO3: Nitrate

OMS : Organisation Mondiale de la Santé PD : Pays Développés

PDG : Président Directeur Général PED : Pays En Développement pH : potentiel Hydrogène

RBC rotating biological contactors SHB : Société des Huileries du Bénin SBB : Société de Brasserie et de Boissons SBEE : Société Béninoise d’Energie Electrique SONEB : Société Nationale des Eaux du Bénin STEP : Station d’Epuration

UAC : Université d’Abomey-Calavi

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Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page xii Liste des annexes

ANNEXES n°1 : Variation des paramètres de pollution des eaux usées et d’autres observations faites sur les différentes campagnes d’échantillonnage

ANNEXES n°2 : Présentation des points de prélèvement (la fosse septique et les regards) ANNEXES n°3 : Définition de concepts

ANNEXES n°4 : Etude faunistique du milieu d’étude

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Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page xiii Résumé

Depuis toujours l’eau est indissociable de l’activité humaine et de toutes autres activités biologiques. Elle est une matière indispensable au fonctionnement des industries en occurrence les industries agro -alimentaire. Le rejet dans un milieu récepteur des eaux usées, chargées de substances polluantes, sans aucun traitement préalable devient de plus en plus préoccupant compte tenu des effets indésirables qu’elles peuvent engendrer sur l’environnement et sur la santé des populations.

La présente étude s’inscrit dans cette dynamique et se fixe comme objectif la caractérisation des eaux usées de la Société de Brasserie et des Boissons (SBB) installé à YAGBE dans l’arrondissement de DJEREGBE dans la commune de SEME-PODJI et dimensionnement d’une station de traitement. A cet effet deux campagnes d’échantillonnages ont été effectuées respectivement en période de faible production et en période de forte production. Plusieurs points de prélèvement ont été identifiés en tenant compte de la diversification des activités menées sur la chaîne de production. Les paramètres physicochimiques et bactériologiques ont été mesurés suivant les normes AFNOR. Les résultats de ces différents paramètres se présentent comme suit :

En ce qui concerne les paramètres physico-chimiques nous avons obtenus : 546 mg/L pour la conductivité, 28,7˚C pour la température, 4,57 pour le potentiel hydraulique, 999 mg/L pour la turbidité, 7800 mg/L pour la DCO, 3325 mg/L pour la DBO5 et 743 mg/L pour les MES.

En ce qui concerne les paramètres bactériologiques nous avons obtenus : 720 nombres de colonies par 100 ml pour les coliformes totaux, 38 nombres de colonies par 100 ml pour les coliformes fécaux et 82 nombres par colonies par 100 ml pour les streptocoques.

Ces résultats montrent que les eaux usées rejetées par la Société de Brasserie et des Boissons sont chargées en matières organiques et biodégradable vue le rapport DCO sur DBO5 qui est de 2,35. L’élaboration d’un support technique pour la sauvegarde du milieu récepteur est donc nécessaire.

Ainsi nous avons utilisé les résultats de tous ces paramètres pour dimensionner une station de traitement des effluents produits.

Mots clés : activités biologiques, industries, traitement, environnement, dimensionnement, caractérisation, eaux usées.

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Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page xiv Abstract

Water is inseparable from human activities and all other biological activities. It is an indispensible material to the industries functioning specially agribusiness industries. Waste water discharged into a receiving area, without any treatment into a receiving are became increasingly worrying with undesirables effects on environment and population health.

The aim of this study is the characterization of wastewater from the Brewery and Beverage society set up at YAGBE borough of DJEREGBE in the Commune of Seme-Podji and dimensioning a processing station. Thus, two sampling campaigns were carried out respectively in low and high production. A lot of sampling points were identified by taking into account the diversification of activities on the production line. Physico-chemical and bacteriological parameters were measured with AFNOR norms. The results of different parameters are:

About physico-chemical parameters, 546 mg/L for the conductivity; 28.7°C for the temperature; 4.57 for the hydro potential; 999 mg/L for the turbidity; 7800 mg/L for COD;

3325 mg/L for BOD5 and finally 743 mg/L for TSS.

About bacteriological parameters, we obtained: 720 numbers of colonies per 100 ml for total coliforms; 38 numbers of colonies per 100 ml for fecal coliforms and 82 numbers per 100 ml for colony for streptococci.

These results show that the wastewater discharged by the Brewery and Beverages Company are laden with organic materials and biodegradable in view of proportion DCO/

DBO₅which is 2.35 consequently pollute the receiving environment. The establishment of a technical support for the safeguarding of the receiving environment is necessary.

Thus, we used the results of all these parameters to dimension a station of the effluent products.

Keywords: Biological activities, industries, treatment, environment, dimensioning, characterization, wastewater

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Réalisé par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA

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Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA

1.

Introduction générale

1.1. Introduction

Le développement industriel est considéré comme le moteur de la croissance économique pour les Pays En Développement (PED). Mais les conséquences de ce développement sur la qualité de l’environnement ne sont pas des moindres. L’industrie devra prendre des dispositions pour gérer au mieux les impacts engendrés par ces activités dans un paysage marqué par des vides au niveau des textes de lois et décrets d’application en matière d’assainissement durable. Toutefois, il convient de signaler aussi que les impacts positifs même mineurs contribuent à la création des emplois, { l’urbanisation et à un certain développement. Mais force est de constater que les impacts environnementaux constituent un grand danger pour un réel développement. Ces impacts se traduisent par la destruction des différents compartiments de l’environnement à savoir : les eaux de surface, les eaux souterraines ; le sol ; l’air ; les écosystèmes faunistiques et floristiques. L’homme se retrouvant au centre des impacts, on assiste à des problèmes de santé publique ce qui constitue encore un frein pour le développement espéré avec l’avènement de l’industrie.

Ainsi l’industrialisation qui devrait prendre la première place dans le développement des nations, serait aussi une principale cause de la destruction des écosystèmes.

(AKOTEGNON, 1992).

L’eau est une ressource indispensable aussi bien pour la vie des hommes que pour tout autre élément biologique. L’utilisation de cette ressource engendre un nouveau produit appelé effluent ou eau usée dont la gestion et le traitement constituent un véritable casse-tête.

Les problèmes liés aux eaux usées sont aussi anciens que ces eaux elles-mêmes et s’aggravent suivant la croissance démographique et le développement des activités industrielles. Ceci nous amène { faire une différenciation entre les deux types d’eau usée : domestiques et industrielles. Ces dernières sont différentes des eaux usées résiduelles de par la particularité de leur composition et de leur provenance. En effet le rejet dans le milieu récepteur, des eaux usées industrielles, chargées en substances polluantes, sans aucun traitement préalable est un motif de préoccupation croissante compte tenu des effets indésirables qu’elles peuvent engendrer sur l’environnement et sur la santé. Ces industries, comme toutes les activités de l’homme, produisent des effluents et des déchets divers. Les effluents, avec ou sans traitement, sont déversés dans la mer, dans les rivières ou sur les sols. Une grande majorité de ces polluants est transformée de la forme liquide vers une forme concentrée boueuse.

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Le traitement des eaux usées est primordial pour régler ces problèmes et surtout réduire autant que possible la contamination des eaux de surface et souterraines par les substances chimiques qu’elles apportent. C’est dans cette optique que nous avons décidé de procéder { la caractérisation des eaux usées d’Industrie Agro-Alimentaire (IAA) et de dimensionner une station de traitement afin de proposer un support technique à la Société de Brasserie et des Boissons.

1.2. Objectifs et Hypothèses 1.2.1. Objectif général

Caractériser les eaux usées provenant des activités de la Société de Brasserie et des Boissons (SBB) et proposer un dimensionnement d’une Station d’Epuration (STEP) de traitement des effluents.

1.2.2. Objectifs spécifiques

1- Faire l'état des lieux de la gestion des eaux usées de la SBB;

2- Caractériser les eaux usées de la SBB pour une meilleure connaissance du flux des effluents (débits et concentrations);

3-Dimensionner une station de traitement des eaux usées de la SBB respectant les normes.

1.2.3. Hypothèses

H1 : Très forte concentration des eaux usées rejetées par les IAA;

H2 : Présence de polluants spécifiques non conventionnels et de produits de désinfection ; H3 : Absence de filière de traitement des eaux produites par la Société de Brasserie et des Boissons.

Après cette partie introductive, le présent travail suit une structuration bien libellée :

 la première partie présente la synthèse de l'étude bibliographique;

 la deuxième aborde le milieu d'étude et l’approche méthodologique;

 la troisième partie qui traite des résultats et discussion se présentera comme suit : o La première sous partie nous permettra de connaitre de façon périodique la

quantité et la qualité des eaux usées tout en mesurant les paramètres globaux de pollution tels que: le pH, la température, l’oxygène dissous, la turbidité, la conductivité électrique, la DCO, les MES, la DBO5, le NTK, le NO2-, le NO3-.

o Dans la deuxième sous partie, nous allons utiliser les résultats issus de ces analyses comme un outil fondamental de choix d’une station d’épuration respectant les normes environnementales de rejet des eaux en vigueur au Bénin.

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Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aïdoté MEGNIKPA Page 4

2.

Revue Bibliographique 2.1. Problématique

La qualité de l’eau est altérée par l’usage privé ou industriel, et l’eau usée ne peut être réintroduite directement dans le milieu naturel. Elle doit être préalablement traitée de manière { ne plus être nuisible { l’environnement et { la santé. Si de grandes quantités de matières organiques sont par exemple introduites dans les cours d’eau via les eaux usées, elles se dégradent sous l’action des micro-organismes entraînant une consommation d’oxygène élevée. Les eaux usées constituent donc un contaminant au sens de la Loi sur la qualité de l’environnement. Non traitées ou mal traitées, elles présentent un risque pour la santé publique, pour la contamination des eaux superficielles ainsi qu’une menace { l’équilibre écologique. (SALOUFOU, 2003)

L’importance du problème posé par la gestion des déchets liquides ne cesse de s’accroître au Bénin, notamment dans les grandes villes. Dans la ville de Cotonou, la pollution engendrée par le secteur industriel est importante. Les eaux usées industrielles et domestiques de la ville sont directement rejetées dans la mer (cas de la SOBEBRA) et dans le Lac Nokoué sans aucun traitement préalable (SALOUFOU, 2003). Ces rejets engendrent la présence des substances toxiques provoquant une dégradation physico-chimique et biologique de l’environnement.

Le traitement des eaux usées industrielles représente, donc de nos jours et dans les années à venir, le défi majeur auquel notre pays doit faire face. La méconnaissance de ces eaux, tant du point de vue quantitatif (débit et volume) que qualitatif (composition physicochimiques, etc.), ne permet pas la mise en place de stratégies fiables de traitement. Les rejets des effluents des Industries Agro-Alimentaires constituent un vecteur majeur de pollution et de dégradation de la qualité des eaux souterraines. En effet la Société de Brasserie et des Boissons (SBB) est l’une des industries locomotives du développement au Bénin. Ainsi à travers ce thème de mémoire, nous proposons à la SBB de mener une politique de traitement des effluents qu’elle produit et donc contribuer { l'amélioration de la qualité de l'environnement dans la ville de Djèrègbé et précisément dans la commune de Sèmè-Podji au BENIN.

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2.2. Clarification conceptuelle

2.2.1. Présentation des Industries Agro-Alimentaires (IAA) dans les pays en développement (PED)

Les progrès scientifiques et techniques ont entrainé une augmentation rapide du secteur industriel. La présence de l’industrie constitue l’un des facteurs les plus importants du développement d’un pays, et devient un facteur dynamique qui évolue rapidement, augmentant ainsi la production industrielle. Cet accroissement du secteur industriel participe à la dégradation continue de la qualité de l’environnement par la pollution qu’il engendre et porte ainsi atteinte à la qualité de vie des populations et ce, en particulier dans les pays en voie de développement. Les industries agroalimentaires libèrent des eaux usées ayant une charge organique élevée, les autres usines comme, les cimenteries, les textiles etc. libèrent des eaux usées contenant des métaux lourds, des hydrocarbures, etc.

Il faut remarquer qu’une quantité importante des eaux usées sont déversées dans les canalisations d’eaux pluviales ou sur les voies publiques sans le moindre traitement. Les ouvrages d’assainissement, lorsqu’ils existent, sont mal entretenus (le cas de la station du collège Père Aupiais), presque jamais réparés lorsqu’ils sont endommagés, d’où la fuite des eaux usées à la surface du sol dans certains Pays En Développement (PED) comme le Bénin.

2.2.2. Evolution des Industries Agro-Alimentaires dans les PED 2.2.2.1. L’essor démographique dans les PED

Les pays, en majorité, sont soumis à une expansion démographique très poussée. Ce qui entraine une forte croissance démographique des villes.

En Afrique au sud du Sahara, on observe des taux de croissance annuelle de la population particulièrement élevés. La population du Burkina Faso est passée de près de 8 millions d’habitant en 1985 à plus de 12 millions en 2006 soit un taux d’accroissement de 3,3

% ; le Bénin en 2002 comptait près de 7 millions habitants et passe à plus de 8,5 millions d’habitant en 2010 à peu près un taux approximatif de 3,25 % (MEPDEAP 2010).

Les grandes villes sont notamment les plus touchées par cette expansion démographique. A Ouagadougou (Burkina Faso) et à Cotonou (Bénin) on enregistre un taux d’accroissement au tour de 5 % par an, à Niamey (Niger) 4,3 %, à Kumassi (Ghana) 3,3 % par an. (SEIDL M. et MOUCHEL J. M., 2002)

Les populations proviennent en majeur partie des différentes campagnes et sont souvent { la recherche d’une vie meilleure et c’est ce qui crée le surpeuplement de ces villes.

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Cet accroissement est à la base de la production de beaucoup de déchets tant solides que liquides en ces milieux urbains. La gestion de ces déchets liquides constitue un problème majeur dans les Pays Développés ainsi que les Pays En Développement. Mais l’évolution de cette gestion est retardée dans les PED car ils ne disposent pas de supports techniques ou de technologies adaptées.

2.2.2.2. Les Industries Agro-Alimentaires (IAA) dans les Pays En Développement (PED)

Le « Plan EMERGENCE », lancé en 2005 et ratifié en février 2009 sous l’appellation du Pacte pour l’Emergence Industrielle, constitue une nouvelle stratégie industrielle de développement pour le Maroc. Dans cette nouvelle stratégie, le Maroc tout en ayant { l’idée de développer son pays a prévu des lois et règlements qui régissent l’implantation de ces industries et leur impact sur l’environnement.

Au Cameroun, les stratégies adoptées ont permis de développer le secteur des industries, d’installer et (ou) de prévoir un moyen de gestion des déchets en vue de limiter les dégâts sur toutes vies biologiques. C’est le cas de la Société Anonyme des Brasseries du Cameroun (SABC) et la Société Sucrière du Cameroun (SOSUCAM).

Le Mali aussi a fait accroître le secteur, tout en veillant sur le respect des textes qui régissent l’environnement. Comme exemple nous pouvons citer : la Brasserie du Mali (Bramali).

2.2.3. Généralités sur les industries agro-alimentaires 2.2.3.1. Taux d’industrialisation

Aujourd’hui, le principal défi de l’industrie agro-alimentaire est de faire face à l’accroissement de la population mondiale (5,3 milliards d’individus en 1990), { laquelle s’ajoutent chaque année quelques 90 millions de personnes et atteint près de 8 milliards environ de nos jours, (MEPDEAP 2010). Et pour y faire face, il faut développer ce secteur agro-alimentaire qui présente beaucoup d’impacts environnementaux. Ces impacts sont causés pour la plupart par les différentes sources de pollutions si leurs gestions ne constituent gaie une préoccupation pour l’industrie. Parmi ces pollutions nous avons celles que causerait la forte quantité de déchets liquides et solides rejetés par l’industrie.

(22)

2.2.3.2. Comparaison entre les Pays En Développement et les Pays Développés

Dans les pays industrialisés, les problèmes liés aux eaux usées se posent avec acuité, car l’industrie connait une croissance importante. Elle est un secteur dynamique qui évolue rapidement avec l’apparition de techniques nouvelles favorisant son développement.

Cependant, cette évolution de l’industrie engendre en retour une production importante de déchets industriels qui doivent faire objet d’une gestion adéquate. Ces déchets, lorsqu’ils ne sont pas traités, constituent non seulement un véritable problème pour l’environnement mais aussi pour la santé des populations. Alors les Pays Développés (PD) pour réduire ces nuisances, disposent d’un arsenal juridique, de normes à respecter et des dispositions destinées à lutter contre la pollution industrielle sous toutes ses formes.

Dans les Pays En Développement (PED) comme le Bénin et dans les années 1950, les entreprises industrielles étaient installées loin des agglomérations et leurs alentours immédiats dépourvus de toutes activités humaines. La notion environnementale était inconnue de telle sorte qu’aucune Etude d’Impact Environnemental n’a été envisagée avant l’installation de ces industries. Mais aujourd’hui ces entreprises industrielles sont prises d’assaut par les habitants qui sont directement exposés aux déchets (LATIFATH, 2003).

Malgré cette prise d’assaut, les industries n’ont pas changé leur mode de gestion des déchets.

Ainsi elles continuent d’évacuer ces eaux sans aucun traitement préalable dans des milieux récepteurs comme le sol, la lagune, les bas-fonds, le lac et la mer.

Dans les pays industrialisés, on constate qu’il y a un suivi pour le traitement des eaux usées produites tant industrielles que domestiques. Ce qui est même réutilisé dans certains pays comme la Tunisie, l’Allemagne, la Grèce, le Portugal, l’Italie, l’Espagne et le Mexique.

Par contre, dans les pays en développement les industries traitent partiellement les eaux avant rejet. Mais, il y a d’autres qui ne traitent pas du tout et polluent l’environnement. Ce qui a des conséquences graves sur la santé humaine et la vie de tous les êtres vivants.

2.3. Caractéristiques des eaux usées d’Industrie Agro-Alimentaire (IAA)

Les caractéristiques de l’eau varient selon l’utilisation qui en est faite par l’industrie.

Ainsi, l’eau après son usage devient un effluent (eau usée) qui nécessite un traitement avant d’être réintroduite dans le milieu naturel. Ce traitement ne peut etre faite sans connaitre les

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polluants qu’elle comporte. Donc ce chapitre nous a permis de mieux connaitre ce qu’on entend par eau usée, les différents polluants qui sont fonction du type d’industrie et les différentes formes d’eau usée.

2.3.1. Définition des eaux usées

Selon Larousse, on entend par eaux usées, dans le sens le plus large, toutes les eaux à évacuer des zones bâties. Il s’agit des eaux usées provenant des ménages, de l’artisanat et de l’industrie.il s’agit des eaux qui, compte-tenu du danger de pollution qu’elles représentent, ne peuvent être directement rejetées dans la nature sans conséquences notables.

L’eau usée est l’eau qui a été utilisée et doit être traitée avant d’être réintroduite vers d’autres sources d’eaux sans un danger de pollution. Bien traitée, elle peut être réutilisée à d’autres fins dans l’usine. Les eaux usées proviennent de plusieurs sources. L’eau de pluie, ainsi que les différents polluants qui s’écoulent dans les égouts, aboutissent dans les établissements de traitement des eaux usées. Les eaux usées peuvent aussi provenir de sources agricoles et industrielles. Certaines eaux usées sont plus difficiles à traiter à cause des fortes charges polluantes. (DOVONOU 2005)

2.3.2. Les différents types d’eaux usées et leurs origines

On distingue deux types d’eaux usées : les eaux résiduaires urbaines (ERU) et les eaux résiduaires industrielles (ERI).

2.3.2.1. Eaux résiduaires urbaines

Les eaux résiduaires urbaines (ERU) regroupent les eaux ménagères et les eaux de ruissellement.

 Les eaux ménagères

Elles regroupent les eaux des toilettes et les eaux grises qui proviennent de toutes autres activités ménagères comme la vaisselle, la lessive etc. La composition des eaux usées domestiques peut être aussi variable car celle-ci dépend des produits utilisés dans chaque ménage .Ces eaux sont chargées de matières en suspension, de matières organiques et d’azote ou de phosphore etc. (DJIHOUESSI, 2010).

 Les Eaux Pluviales

Elles peuvent elles aussi, constituer la cause de pollutions importantes des cours d'eaux ; notamment pendant les périodes orageuses. Elles sont chargées de la pollution captée dans l’air atmosphérique (combustion du charbon, du gaz et de l’huile produisant du sulfure et de l’oxyde d’azote) occasionnant des pluies acides, mais aussi de la pollution du sol

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superficiel (route, décharge sauvage). (DJIHOUESSI, 2010). En outre, lorsque le système d'assainissement est dit "unitaire", les eaux pluviales sont mêlées aux eaux usées domestiques et il y a de grands risques de contamination du réceptacle. Enfin, dans les zones urbaines, les surfaces construites rendent les sols imperméables et ajoutent le risque d'inondation à celui de la pollution. . Les drains dans tous les milieux reçoivent les eaux superficielles souillées de même que les puisards.

2.3.2.2. Eaux résiduaires industrielles (ERI)

Les eaux usées industrielles subissent de grandes variations, elles dépendent d’une multitude de paramètres de type de l’industrie, de la production, du nettoyage, des différentes étapes du procédé industriel, de l’état des appareils. Par ailleurs, il existe des caractéristiques communes entre les effluents de la même industrie. En termes de volume et de type de polluants, les effluents industriels des brasseries par exemple présentent le plus souvent une charge importante et un risque de dysfonctionnement structurel et fonctionnel des réseaux d’assainissement et des dispositifs de traitement des eaux usées. Ces risques sont d’autant plus grands que les industries sont localisées en amont du réseau d’assainissement.

(OUEDRAOGO, 2004).

2.3.3. La composition des eaux usées

Dans les eaux usées, nous retrouvons généralement deux formes de pollution : la pollution organique par les diverses matières organiques en solution ou en suspension dans l’eau. La pollution toxique par des produits tels que les métaux, les métalloïdes, les composées organochlorées de synthèse etc.… (OUEDRAOGO, 2004)

Ces pollutions sont présentes dans les ERU et ERI { travers trois catégories d’impureté : Les matières en suspensions (MES) ;

Les matières colloïdales(MC) ; Les matières dissoutes(MD).

Les matières en suspensions (MES) et les matières colloïdales(MC) sont responsables de la turbidité. Les matières colloïdales(MC) les matières dissoutes(MD) sont responsables de la couleur. Les matières dissoutes(MD) sont responsables de la salinité et de diverses autres caractéristiques des ERI (DEGREMONT, 2005)

 Les matières en suspension

Elles sont des matières minérales ou organiques qui restent en suspension du fait de la turbulence de l’eau ou de leur densité trop voisine de celle de l’eau. Elles sont sans

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interférences importantes avec l’eau qui les contient. Il s’agit en général de : sable, limons et débris organiques

 Les matières colloïdales

Les matières colloïdales sont les suspensions qui comportent des colloïdes très finement divisées (0,01 { 5 μm) caractérisées par une surface spécifique très importante et une charge électrostatique généralement négative. Ce sont les argiles fines, les kystes de protozoaires, les bactéries, les macromolécules, les globules d’huiles en suspension dans l’eau.

 Les matières dissoutes

Les matières dissoutes comportent des composés minéraux (en général plus ou moins ionisés) ou organiques, macromoléculaires ou non, ainsi que des gaz souvent très solubles dans l’eau.

2.3.4. Les paramètres globaux de pollution

Les caractéristiques physicochimiques permettent de connaitre la qualité de l’eau afin de choisir une filière de traitement adéquat. Les paramètres physicochimiques souvent recherchés sont :

 La température

La température de l'eau est un facteur déterminant de l'état des eaux de surface, car elle est un des principaux régulateurs des processus vitaux qui s'y déroulent. C'est en effet d'elle que dépendent tous les processus métaboliques, la durée, l'évolution et la vitesse de croissance, ainsi que la composition des biocénoses (OFEV, 2009). Si la température dépasse les valeurs limites pour une espèce, celle-ci risque de ne pas survivre si elle n’a pas les possibilités de changer de milieu.

 Le pH

Il permet de déterminer le caractère acide ou basique d'une solution. A titre indicatif, l'échelle de pH varie de 0 à 14, le pH de la neutralité étant de 7.

Le pH d'un effluent urbain traditionnel est légèrement alcalin, c'est-à-dire de l'ordre de 7,5 à 8. Par contre, celui des effluents industriels peut être extrêmement variable (OFEV, 2009). Il n'y a pas d'unité pour le pH

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 La conductivité et la salinité

Il s'agit d'une mesure de la capacité d'une solution à laisser passer un courant électrique. Cette capacité dépend des sels solubles dans l'eau et la température de mesure. Les mesures de conductivité, en laboratoire, sont utilisées pour d'une part, établir le degré de minéralisation (dont on peut déduire l'effet physiologique sur les plantes et les animaux, une estimation pour la corrosion), et, d'autre part, évaluer la concentration en matières minérales dissoutes dans les eaux brutes et usées (OFEV, 2009). L'unité de mesure est : µ Siemens/cm ou mho/cm.

 L’oxygène dissous

Sur la terre comme dans l’eau, l’oxygène est indispensable { la très grande majorité des organismes vivants. Dans l’eau, la solubilité de l’oxygène varie en fonction de la température de l’eau et de la pression atmosphérique. Il est un facteur écologique essentiel. Un apport en matière organique peut provoquer une perte en oxygène dissous.

 Les Matières en Suspension (MES) et la turbidité

La turbidité désigne l'opacification de l'eau causée par la présence de matières solides en suspension. Les matières en suspension (MES) sont des matières fines minérales ou organiques insolubles visibles { l'œil nu qui contribuent { la turbidité de l'eau. Elles proviennent de rejets urbains, industriels et/ou agricoles ainsi que des phénomènes d’érosion des sols (liés notamment aux précipitations). Elles regroupent l’ensemble des substances non dissoutes en suspension dans les eaux de ruissellement. Les MES s'expriment également en mg/l (milligrammes par litre).

 Les nitrates et nitrites

Les concentrations de nitrates d’origine naturelle dans les eaux continentales sont de quelques milligrammes par litre. De nombreuses nappes souterraines et cours d’eau présentent aujourd’hui des concentrations importantes de nitrates.

 Les phosphates

Les phosphates proviennent des phosphates calciques, de la contamination fécale, des engrais ou de l’industrie chimique.

 La Demande Biochimique en Oxygène (DBO5) et la Demande Chimique en Oxygène (DCO)

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La demande biochimique en oxygène est la quantité d'oxygène consommée dans des conditions d'essai spécifiques (incubation pendant 5 jours, à 20° dans l'obscurité) par les micro-organismes présents dans l'eau, pour assurer la dégradation de la matière organique par voie biologique. A titre indicatif un habitant produit en moyenne une charge de pollution équivalente à 60 grammes de DBO5 pour une journée.

La DBO5 s'exprime en mg O2/l (milligrammes d'oxygène par litre).

La demande chimique en oxygène (DCO) est la consommation en oxygène par les oxydants chimiques forts pour oxyder les substances organiques et minérales de l'eau. Il s'agit d'un des paramètres spécifiques que l'on utilise pour déterminer la concentration des polluants principaux. C'est une mesure globale des matières organiques et de certains sels minéraux oxydables, à la différence de la DBO5, qui ne prend en compte que les matières organiques biodégradables. La DCO constitue donc un paramètre important. Cette analyse rapide sert essentiellement à la surveillance des eaux usées et des rejets industriels. Pour l'analyse d'un prélèvement donné, sa valeur est toujours supérieure à celle de la DBO5, car elle mesure une plus grande quantité d'oxygène.

La DCO s'exprime également en mg O2/l (milligrammes d'oxygène par litre).

 LE RAPPORT DCO/DBO5

Ce rapport évalue la biodégradabilité d'une eau usée, c'est à dire la faculté de transformation de la matière organique en matière minérale, admissible par le milieu naturel.

Pour les effluents d'industries agroalimentaires, il est inférieur, de l'ordre de 1,5 à 2, ce qui traduit une meilleure biodégradabilité. Enfin, lorsqu'il est supérieur à 3 cela traduit l'apport d'un effluent industriel plus ou moins difficilement biodégradable.

2.4. Traitement des effluents d’Industries Agro-Alimentaires (IAA)

Les accroissements démographiques, économiques et urbains sont { l’origine de différentes sources de pollution environnementale (pollution atmosphérique, pollution des eaux de surfaces et profondes, pollution du sol…), et ce, en particulier dans les pays en voie de développement. Parmi ces sources de pollution, la production d’eaux usées souvent rejetées dans le milieu récepteur (mer, rivières, sols) sans traitement préalable, provoque une dégradation de la qualité physico-chimique et biologique de ce milieu et génère de nombreuses maladies hydriques (OMS, 1989; Prost, 1991). Le traitement des eaux usées consiste fondamentalement à éliminer différents éléments présents, afin d'obtenir une eau

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épurée conforme aux normes de rejet. Il existe plusieurs filières de traitement des eaux usées.

Chaque filière comporte plusieurs étapes les unes aussi importantes que les autres ; mais il faut noter que le choix des étapes qui constitueraient une filière dépend des caractéristiques de l’eau usée { traiter.

Classiquement, nous distinguons les étapes suivantes:

2.4.1. Les prétraitements Dégrillage

Premier poste de traitement, situé { l’arrivée des eaux dans la station, le dégrillage a pour but de retenir les déchets solides et volumineux charriés par l’eau usée. Il assure de ce fait la protection des installations en aval contre l’arrivé de gros objets (bois, papier etc), (FABY et ELELI, 1993).

Au cours du dégrillage, les eaux usées passent au travers d'une grille dont les barreaux, plus ou moins espacés, retiennent les matières les plus volumineuses. Ces éléments sont ensuite éliminés avec les déchets solides. (DJIHEOUSSI, 2010).

Le dessablage

Le dessablage est une opération qui permet de séparer par sédimentation l’eau usée des particules plus ou moins fines susceptibles d’endommager les installations en aval (envasement des conduites, des bassins). D’une façon générale, le sable récupéré au poste de dessablage est un produit très homogène composé principalement d’une fraction minérale (sable, limon, argile) associé à des éléments organiques grossiers. Son piégeage au niveau du dessableur, basé sur le principe de la décantation (vitesse de sédimentation) permet de retenir les particules plus ou moins lourdes en fonction de la vitesse ascensionnelle de fonctionnement de l’ouvrage.

Le déshuilage vise à éliminer la présence des huiles dans les eaux usées, huiles qui peuvent gêner l'efficacité des traitements biologiques qui interviennent ensuite. Le déshuilage s'effectue par flottation. L'injection d'air au fond de l'ouvrage permet la remontée en surface des corps gras. Les graisses sont raclées à la surface, puis stockées avant d'être éliminées (mise en décharge ou incinération). Elles peuvent aussi faire l'objet d'un traitement biologique spécifique au sein de la station d'épuration. De nombreuses stations utilisent des dessableurs- dégraisseurs combinés.

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Figure n°1 : Déshuilage et dessablage

2.4.2. Le traitement primaire

Le traitement "primaire" fait appel à des procédés physiques - chimiques, avec décantation plus ou moins aboutie, éventuellement assortie de procédés physico-chimiques, tels que la coagulation- floculation. Ces traitements éliminent 50 à 60 % des matières en suspension, mais ne suffisent généralement plus pour satisfaire les exigences épuratoires de la réglementation actuelle.

Avec coagulation et floculation dans des décanteurs lamellaires, on peut éliminer jusqu'à 90 % des MES. Les procédés de coagulation et de floculation facilitent l’élimination des matières en suspension et les colloïdes en les rassemblant sous formes de floc dont la séparation est ensuite effectuée par les systèmes de décantation. En effet, il est impossible que les colloïdes ayant une surface spécifique très élevée décantent naturellement. De plus, ces particules exercent entre elles une force de répulsion (charge négative des particules) de nature électronique empêchant leur rapprochement (DEGREMONT, 2005).

La coagulation offre un support positif pour fixer les colloïdes négatifs. Les sels les plus couramment utilisés sont les sels de fer (feCl₃, FeSO₄) ou d’aluminium (Al2(SO4)₃, AlCl₃). La floculation permet ensuite d’agglomérer les particules neutralisées par la coagulation pour former des flocs denses et volumineux pouvant être facilement décantés. Pour obtenir des vitesses de décantation plus rapides, il faudrait assembler un très grand nombre de colloïdes en agrégats (d’au moins 10 à 100 ). A cet effet, des réactifs complémentaires sont utilisés pour améliorer la floculation, les plus répandus étant les polymères organiques de type anionique, cationique ou non ionique. (FABY et ELELI, 1993).

La coagulation floculation permet d'éliminer jusqu'à 90 % des matières en suspension et 75 % de la DBO. Cette technique comporte une première phase d'adjonction d'un réactif, qui provoque l'agglomération des particules en suspension, puis une accélération de leur chute au fond de l'ouvrage. Les amas de solides ainsi obtenus sont appelés ‘’flocs’’

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.

Figure n°2 : Illustration du traitement primaire

2.4.3. Le traitement secondaire ou traitement biologique

Le traitement secondaire est une technique qui exploite et accélère le processus naturel d'élimination des déchets. Il fait appel à une grande variété de micro-organismes, principalement les bactéries. Ces micro-organismes convertissent la matière organique biodégradable contenu dans l’eau résiduaire en gaz carbonique et biomasse additionnelle.

2.4.3.1. Cultures bactériennes aérobies Cultures libres (boues activées)

Ce procédé a été développé par Arden et Lockett en 1914 (DEGREMONT, 2005). Les boues activées constituent la référence des traitements biologiques aérobies en cultures libres. Le principe consiste à développer un floc bactérien dans un bassin (bioréacteur) alimenté en eaux usées et en oxygène (pour la prolifération des bactéries) qui est brassé afin d'éviter la décantation. Les boues sont séparées de l'eau traitée par décantation dans un clarificateur, puis réintroduites dans les bassins de traitement c'est-à-dire, le bassin d'aération pour y maintenir une concentration déterminée de bactéries, car il a été mis en évidence que l'épuration est plus rapide avec des boues déjà utilisées. L'aération est assurée mécaniquement, soit par des aérateurs de surface, soit par insufflation d'air.

Une station d'épuration par boues activées est d'abord caractérisée par sa charge massique exprimée en kgDBO5.kg^-1MVS.j^-1, qui représente la masse de nourriture entrant quotidiennement dans le réacteur par rapport à la masse de boue présent dans le réacteur.

DEGREMONT (2005) nous donne une classification des procédés à boues activées suivant la valeur de la charge massique mais aussi de la charge volumique avec les temps de séjour correspondant :

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Tableau n°1 : Classification des procédés à boues activées. (DEGREMONT, 2005)

Type Charge massique

(kgDBO₅.kg^-1MVS.j^-1)

Charge volumique (kgDBO₅.m^-3.j^-1)

Temps de séjour moyen (heure)

Très forte charge > 1,5 >3 1,0

Forte charge 0,50 à 1,5 1,5 à 3 2,4

Moyenne charge 0,25 à 0,50 0,7 à 1,5 4

Faible charge 0,1 à 0,25 0,3 à 0,7 8

Très faible charge < 0,1 < 0,3 20

Les systèmes à forte charge réduisent considérablement les coûts d'investissement au détriment de la facilité d'exploitation et de la qualité de l'effluent rejeté dans le milieu récepteur. Actuellement, la recherche de rendements élevés et la nécessité d'éliminer l'azote et le phosphore renouvellent l'intérêt des traitements à faible charge.

Cultures fixées

La plupart des micro-organismes sont capables de coloniser la surface d'un support quand ils sont en phase de croissance. La fixation se fait par l'intermédiaire d'exopolymères produits par les bactéries. On parle alors de cultures bactériennes fixées. Plusieurs procédés d'épuration des eaux usées sont mises en œuvre { base de cette technique.

 Lits bactériens ou lits à ruissellement

L'épuration sur lit bactérien est le plus ancien procédé biologique. Des micro- organismes épurateurs sont cultivés sur un substrat neutre (de la pierre concassée, du pouzzolane, du mâchefer ou du plastique) et y forment un film épais. On fait passer l'effluent, ayant subit un traitement primaire ou ayant été au moins bien tamisé, sur le substrat. Les micro-organismes fixés éliminent les matières organiques par absorption des constituants solubles et en suspension. Au fur et à mesure que les micro-organismes croissent, l'épaisseur du film augmente et l'on observe un film à deux couches: aérobies puis anaérobies. Dans cette dernière, les mécanismes endogènes et les gaz produits conduisent à des détachements locaux du biofilm qui dégage des plages disponibles pour une nouvelle colonisation. Ce phénomène de détachement du biofilm ou «autocurage» est essentiellement fonction des charges organique et hydraulique appliquées sur le substrat. La difficulté consiste donc à trouver la bonne vitesse du flux d'eau, qui ne doit pas être ni trop rapide (pour permettre la dégradation bactérienne), ni trop lent (pour une bonne évacuation des MES en excès) (BAUMONT, 2006).

La clarification se fait dans un décanteur secondaire où les matières en suspension qui se détachent du matériau support (boue en excès) sont récupérées; on obtient ainsi un effluent clarifié. La recirculation de boue est inutile.

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Les lits bactériens présentent par rapport aux boues activées l'avantage d'une surveillance plus réduite et d'une économie notable d'énergie (pas d'insufflation d'air). Mais les inconvénients sont nombreux: rendement inférieur, coût de construction élevé, boues en général non stabilisées.

2.4.3.2. Cultures bactériennes anaérobies

La digestion anaérobie a été découverte, il y a plus de trois siècles. Selon Ka logo (1999) c'est en 1630 que des scientifiques ont pour la première fois constaté qu'un gaz inflammable pouvait se dégager d'une matière organique en décomposition. Lorsqu'une concentration élevée de matières organiques est maintenue en anaérobiose, il se produit naturellement une fermentation anaérobie qui n'est rien d'autre qu'une dégradation de la matière organique soluble ou particulaire par des populations bactériennes anaérobies.

Le principe de la digestion anaérobie est décrit comme la conversion par des populations bactériennes anaérobies de la matière organique en biomasse et en biogaz, composée essentiellement de méthane (CH4) et de gaz carbonique (C02). On l'observe dans des biotopes variés, naturels ou artificiels, tels que les marais, les sédiments de lac, ou encore les digesteurs de station d'épuration.

Les systèmes de traitement anaérobie sont réputés plus économiques que les systèmes aérobies .du fait de l'économie d'énergie, de la faible production de boue et la possibilité de réutiliser le biogaz produit, qui est converti parfois en énergie électrique ou mécanique.

Dans le cadre général de notre étude, nous nous intéresserons à un système d’épuration des eaux usées qui prend de plus en plus d’ampleur dans les pays tropicaux : il s’agit du Lagunage. En effet notre pays se retrouvant parmi ces pays tropicaux alors nous proposonsun système de lagunage qui est plus facile d’utilisation et moins couteux par rapport aux autres procédés.

Le lagunage est un système extensif d’épuration des eaux usées domestiques, industrielles ou mixtes, plus favorable pour les pays chauds. En effet, l’élément essentiel qui permet sa réalisation est la température. Celle-ci doit être comprise entre 25 et 30°C pour faciliter les conditions de digestion anaérobie. Or notre pays dispose gracieusement de cet élément et ses conditions climatiques sont favorables à cette température. Voilà une raison essentielle pour nous d’opter pour un tel système. Soulignons que cet avis est partagé par Marais, 1970 ; Mara et Wills, 1994 cités par Paing, 2001. Ces auteurs pensent que le

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traitement par lagunage est tellement avantageux que tous autres procédés

2.4.3.3. Les traitements extensifs: le lagunage

Le lagunage utilise des mécanismes naturels pour traiter les eaux usées: bactéries, photosynthèse et pouvoir germicide de la lumière et de certaines algues. Un traitement par lagunage comprend en général trois types de bassins: un bassin anaérobie, un bassin facultatif et un bassin de maturation.

Le bassin anaérobie permet de diminuer la charge en matière organique. Les lagunes anaérobies ont généralement d’une profondeur de 2-5 m et reçoivent une charge organique élevée supérieure à 100 g DBO. m³.j^-1 (équivalent à plus de 3000 Kg/ha.j) pour une profondeur de 3 m (EFFEBI, 2009).La DBO est éliminée entre 20 à 40%. Ces bassins fonctionnent très bien dans les climats chauds, avec un temps de rétention court parfois un jour pour une température supérieure à 20°C et pour une DBO de 300 mg/I dans l'influent (MARA, 1998). Mais ils présentent comme inconvénient des problèmes d'odeur, notamment à cause de la formation de composés soufrés.

Le bassin facultatif permet le développement d'algues photosynthétiques qui vont produire de l'oxygène, tout en diminuant la charge en matière organique. D'une manière générale dans le bassin facultatif, la DBO est éliminée entre 60 et 80%. Il est recommandé une profondeur moyenne comprise entre 1-1,5 m et des temps de séjour allant de 5 à 30 jours.

Enfin, le bassin de maturation va permettre l'élimination des pathogènes, sous l'action conjuguée des UV et du pouvoir germicide de certaines algues. Il est essentiellement aérobie sur toute sa profondeur qui ne dépasse jamais un mètre. Suivant la qualité de l'effluent recherchée à la sortie de la station, on peut avoir plusieurs bassins de maturation disposés en série.

2.4.4. Les traitements tertiaires

Lorsque l'eau épurée doit être rejetée en milieux particulièrement sensibles, tels que les lacs, étangs et rivières souffrant de phénomène d'eutrophisation, un traitement tertiaire est réalisé afin d'éliminer l'azote et le phosphore. Selon la directive européenne, toutes les stations de plus de 10 000 équivalents habitants doivent être munies d'un traitement tertiaire (N et P).

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2.4.4.1. Traitement de l'azote

Dans les eaux usées, l'azote est essentiellement présent sous forme organique et ammoniacale. Outre l'assimilation de l'azote par les bactéries qui n'agit que faiblement sur sa réduction, l'abattement de l'azote se réalise en deux phases successives: la nitrification en milieu oxygéné et la dénitrification en milieu pauvre en oxygène

2.4.4.2. Traitement du phosphore

Le phosphore présent dans les eaux usées domestiques provient essentiellement des produits détergents. La quantité de phosphore rejetée par habitant est comprise entre 2 et 5 g par jour, ce qui correspond à une concentration de 7 à 25 mg/I dans les effluents domestiques admis dans les stations d'épuration (LEGROS et VILLAIN, 2006). Il est nécessaire de limiter l'apport en phosphore dans les milieux récepteurs sensibles par :

- la déphosphatation physico-chimique adaptée aux petites installations - la déphosphatation biologique adaptée aux grandes installations.

2.4.5. Le traitement des boues

La dépollution des eaux usées entraîne inévitablement la production d’une certaine quantité variable de boues. Le traitement de ces dernières est à inclure dans les charges d'exploitation des stations d'épurations. La filière boues vise deux objectifs majeurs:

 Réduire la masse organique

 Réduire le volume de boues

On y associe souvent le traitement chimique des odeurs.

Les différents procédés de traitement des boues sont : épaississement des boues, hygiénisation, stabilisation, conditionnement de la boue, déshydratation des boues et élimination finale des boues

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Réalisé et soutenu par Tardius Espérance Aidoté MEGNIKPA Page 20 3. Milieu d’étude, Matériel et méthodes

3.1. Présentation du milieu d’étude

Figure n°3 : Carte de la commune de Sèmè-Podji présentant la SBB( source : IGN 2006)

3.1.1. Zone d’étude

La Société de Brasserie et des Boissons (SBB) est installée dans la commune de Sèmè-Podji dans l’arrondissement de Djèrègbé plus précisément à Yagbé, un de ces quartiers de villes. Société à Responsabilité Limité (SARL), la SBB est située à environs 27 km de Cotonou et 3 km de Porto- Novo. Elle a pour activité la production de bière (OBAMA Beer) et des jus de fruits. La brasserie fait partie des moyennes industries agro-alimentaires du pays. Elle est composée de trois blocs qui sont :

- Le bloc administratif qui comporte : la Direction, le Secrétariat, la comptabilité et le bureau des agents commerciaux.