Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk i
DEDICACES
Je dédie cette œuvre:
A DIEU le Tout Puissant, mon créateur, l’occasion m’est donnée une
fois de plus de te glorifier et de te rendre grâce. Toi qui as toujours été
mon support et ma forteresse par ta présence constante dans ma vie. Ce
travail est le fruit de tes bénédictions.
A mes parents, Ce travail est le votre. C’est le fruit de vos sacrifices et le
couronnement partiel des multiples efforts que vous n’avez cessés de
consentir sur mon avenir. Aujourd’hui l’occasion m’est donnée pour vous
exprimer ma reconnaissance et mon amour dont la profondeur ne peut
apparaitre à travers les mots. Que le Seigneur vous garde longtemps
auprès de nous.
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REMERCIEMENT
L’élaboration de ce document, aussi complexe soit-il, a été rendu possible
grâce à la participation morale, physique et matérielle de certaines personnes que je
remercie sincèrement. Toutefois nous tenons particulièrement à exprimer nos vifs
remerciements :
Au Professeur (M.C) Edmond ADJOVI et au Dr Agathe SOUROU
HOUINOU, respectivement Directeur et Ex-Directrice de l’Ecole des Sciences et
Techniques du Bâtiment et de la Route, et à tout le personnel de l’ESTBR pour
tous les efforts que vous ne cessez de consentir pour l’évolution de notre école.
A mon Maître de mémoire Dr Martin P. AINA qui en dépit de ces multiples
occupations a accepté l’encadrement de ce mémoire. Qu’il trouve ici l’expression
de ma profonde gratitude pour sa disponibilité,
A tous les Enseignants qui sont intervenus à divers niveaux au cours de notre
formation, merci pour les connaissances et compétences transférées.
A mon maître de stage Mme Adrienne AKINDELE GLIN, Ing en Eau et
Environnement à DCAM-BETHESDA pour sa disponibilité et sa contribution.
Nous lui en sommes reconnaissants.
A Mme
Moustapha Ganiyatou et Mme
BALLEY Rita laborantines de la DNSP
qui n’ont ménagé aucun effort pour la réalisation des analyses microbiologiques.
A M. POGNON Elias Ingénieur en Chimie, laborantin à la DNSP qui n’a
ménagé aucun effort pour la réalisation des analyses physico-chimiques.
Aux Honorables membres de jury, pour vos apports constructifs qui
participeront à l’amélioration de la qualité de ce travail.
Aux familles AINA et ADIGBE, pour tous vos soutiens à divers niveaux,
que DIEU vous les rendent au centuple.
A mes camarades de la première promotion, en particuliers ceux de
l’assainissement pour l’esprit de partage qu’ils ont développé lors de notre
formation.
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Enfin, que toute personne de mon entourage, tout parent, ami et ceux qui
m’ont soutenu et aidé de diverses manières, soient rassurés de ma sincère
reconnaissance.
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Résumé
Dans l’objectif de caractériser les effluents de chaque bassin de la station
d’épuration de Tokpa-zoungo, Commune d’Abomey Calavi, la présente étude
s’intéresse au fonctionnement et aux paramètres de performances de cette station
d’épuration à lagunage.
Le mécanisme sur lequel repose le lagunage, est la photosynthèse. En
effet, la tranche d’eau supérieure des bassins est exposée à la lumière. Ceci permet
l’existence d’algues qui produisent l’oxygène nécessaire au développement et au
maintien des bactéries aérobies et anaérobies. Ces bactéries sont responsables de la
dégradation de la matière organique. Le gaz carbonique formé par les bactéries
ainsi que les sels minéraux contenus dans les eaux usées, permettent aux algues de
se multiplier. Il y a ainsi prolifération de deux populations interdépendantes : les
bactéries et les algues planctoniques, également dénommées « plantes
microphytes » ; ce cycle s’auto-entretient tant que le système reçoit de l’énergie
solaire et de la matière organique.
Les analyses effectuées au laboratoire, sur les échantillons du bassin
tampon et du bassin anaérobie, nous ont permis d’observer et de quantifier les
abattements en termes de DBO5 (66.54%), de coliformes fécaux (47.39%),
d’Eschérichia Coli (82.42%), de conductivité (54.66%), de matière en
suspension (66.90%), de phosphores (55.80%) et de DCO (61.89%). Aussi les
valeurs DBO5 et de DCO obtenues au niveau du bassin tampon nous permettent de
dire que l’effluent venant à la STEP est biodégradable.
Mots clés : station d’épuration, effluents, lagunage, plantes microphytes
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ABSTRACT
In the objective to characterize the effkuents of every pond of the water-
treatment plant of Tokpa-zoungo, the present study is interested in the functioning
and in the parameters of performances of this water-treatment plant in lagunage.
The mechanism on which the lagunage bases, is the photosynthesis. Indeed, the
edge of superior water of ponds is exposed to the light. This allows the existence of
seaweeds which produce the oxygen necessary for the development and for the
preservation of the aerobic bacteria. These bacteria are responsible for the
degradation of the organic matter. The carbon dioxide formed by bacteria as well
as the mineral salts contained in waste water, allow the seaweeds to multiply.
There is so interdependent proliferation of two populations: bacteria and
planctoniques seaweeds, also called "plant microphytes "; this cycle auto-speaks as
long as the system receives from the solar energy and from the organic matter.
Analyses made in the laboratory, on the samples of the pond plug and of
the anaerobic pond, have us allowed to observe and to quantify the allowances in
terms of DBO5 (66.54 %), of faecal coliformes (47.39 %), of Eschérichia Coli
(82.42 %), of conductivity (54.66 %), of suspension material (66.90 %), of
phosphors (55.80 %) and of DCO (61.89 %). So the value DBO5 and of DCO
obtained at the level of the pond plug allows us to say that the effluent coming on
the STEP is biodegradable.
Keywords: water-treatment plant, effluents, language, plant microphytes
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TABLE DES MATIERES
DEDICACES ............................................................................. I
REMERCIEMENT................................................................. II
ABSTRACT ............................................................................. II
LISTE DES FIGURES .......................................................... IX
LISTE DES TABLEAUX ........................................................ X
ABREVIATIONS ................................................................... XI
INTRODUCTION ................................................................... 1
PARTIE I : ETAT DES LIEUX ET REVUE
BIBLIOGRAPHIQUE ............................................................. 4
CHAPITRE 1 : CONTEXTE, OBJECTIFS ET
METHODOLOGIE DE L’ETUDE ........................................ 5
I-CONTEXTE ET JUSTIFICATION DE L’ETUDE ........... 5
II-OBJECTIFS ......................................................................... 6
II1-OBJECTIF GENERAL ........................................................................................................................................ 6
II2- OBJECTIFS SPECIFIQUES ................................................................................................................................ 6
III-HYPOTHESES .................................................................. 7
IV-DEMARCHE METHODOLOGIQUE ................................ 7
METHODES ........................................................................................................................................................... 7
CHAPITRE 2 : PRESENTATION DU MILIEU D’ETUDE 9
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I- SITUATION ADMINISTRATIVE ET GEOGRAPHIQUE
................................................................................................... 9
I-1- SITUATION ADMINISTRATIVE .......................................................................................................................... 9
I-2- SITUATION GEOGRAPHIQUE ................................................................................................................ 12
Relief .................................................................................................................................................... 12
Sols et végétation ................................................................................................................................. 12
Climat .................................................................................................................................................. 13
Hydrographie ...................................................................................................................................... 13
II-ASPECTS DEMOGRAPHIQUE ET SOCIO-
CULTUREL ........................................................................... 13
II.1. ASPECT DEMOGRAPHIQUE ..................................................................................................................... 13
II.2. ASPECT SOCIO-CULTUREL ........................................................................................................................... 14
III-LE CADRE JURIDIQUE ET INSTITUTIONNEL ...... 14
III.1. LE CADRE JURIDIQUE DE L’ASSAINISSEMENT AU BENIN ............................................................................... 15
III.2. LE CADRE INSTITUTIONNEL : BILAN DE LA GOUVERNANCE DU SECTEUR ................................................... 16
IV-ETAT DE L’APPROVISIONNEMENT EN EAU ET DE
L’ASSAINISSEMENT A TOKPA-ZOUNGO..................... 17
IV.1. APPROVISIONNEMENT EN EAU A TOKPA-ZOUNGO ................................................................................... 17
IV.2. L’ASSAINISSEMENT A TOKPA-ZOUNGO ............................................................................................... 17
CHAPITRE 3: GENERALITES SUR LES ERU ................ 19
DEFINITION ......................................................................... 19
I-DIFFERENTES CATEGORIES D’ERU : ORIGINE ET
COMPOSITION .................................................................... 19
I.1. EAUX USEES DOMESTIQUES ........................................................................................................................... 19
I.1.2. Eaux usées industrielles .................................................................................................................. 19
I.1.3. Les eaux de ruissellement ................................................................................................................ 20
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I.1.4 Les eaux usées agricoles ...................................................................................................................... 20
I.2.COMPOSITION DES ERU ................................................................................................................................ 20
I.2.1. Les matières en suspension ............................................................................................................. 21
I.2.2. Les matières colloïdales .................................................................................................................. 21
I.2.3. Les matières dissoutes ..................................................................................................................... 21
I-LES SYSTEMES FONDAMENTAUX D’EVACUATION
DES EAUX USEES ................................................................ 21
II.1. LE SYSTEME D’ASSAINISSEMENT INDIVIDUEL ........................................................................................... 22
II.2. LES SCHEMAS TYPES D’EVACUATION ............................................................................................................ 22
a- Le système unitaire .............................................................................................................................. 23
b- Le système séparatif ............................................................................................................................ 23
c- Le système pseudo séparatif ................................................................................................................ 24
II-QUANTITES A TRAITER ET ESTIMATION DE LA
POLLUTION DES EAUX ..................................................... 24
III.1. ÉVALUATION DES QUANTITES D’EAUX USEES A TRAITER ...................................................................... 24
III.1.1. Calcul des débits d'eaux usées.......................................................................................................... 24
III.1.2.Calcul du débit de pointe ................................................................................................................... 26
III.2. ESTIMATION DE LA POLLUTION DES EAUX ............................................................................................... 27
III.2.1. Charge polluante .............................................................................................................................. 27
III.2.2.Notion d'équivalent-habitant ............................................................................................................. 28
III.2.3 Mode de calcul des réseaux ramifiés ................................................................................................. 29
III.2.4 Objectif de qualité ............................................................................................................................. 29
CHAPITRE4: GENERALITES SUR LE LAGUNAGE
DANS LES PAYS EN DEVELOPPEMENT (PED) ............ 31
I-HISTORIQUE ..................................................................... 32
II-DEFINITION ET PRESENTATION D’UNE STATION
D’EPURATION A LAGUNAGE .......................................... 33
II-1 DEFINITION ................................................................................................................................................. 33
II-2 PRINCIPES DE BASE ..................................................................................................................................... 33
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II-3 AVANTAGES DU LAGUNAGE ........................................................................................................................... 35
II-4 INCONVENIENTS DU LAGUNAGE ......................................................................................................... 36
III-LES DIFFERENTS TYPES DE LAGUNAGE .............. 37
III-1 LE LAGUNAGE NATUREL .............................................................................................................................. 37
III-2 LE LAGUNAGE AERE .................................................................................................................................... 37
AVANTAGES ....................................................................................................................................... 38
INCONVENIENTS ............................................................................................................................... 38
III-3 LE LAGUNAGE ANAEROBIE........................................................................................................................... 39
Avantages ............................................................................................................................................ 40
Inconvénients ....................................................................................................................................... 40
CHAPITRE 5 : PRESENTATION DE LA STATION
D’EPURATION ..................................................................... 41
III-DESCRIPTION DES OUVRAGES : BASSINS DE
STABILISATION .................................................................. 41
I.1-LE BAC D’ALIMENTATION (BASSIN TAMPON) ................................................................................................... 42
I.2- BASSINS ANAEROBIES .................................................................................................................................... 42
I.3-BASSINS FACULTATIFS ................................................................................................................................... 43
I.4- BASSINS DE MATURATION .............................................................................................................................. 45
................................................................................................. 47
PARTIE II : PRESENTATION DU CADRE D’ETUDE ET
DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL .................................... 48
CHAPITRE1: PRESENTATION DE LA STRUCTURE DE
FORMATION ........................................................................ 49
I-SITUATION GEOGRAPHIQUE DE L’ESTBR .............. 49
II-FILIERES DISPONIBLES A L’ESTBR ......................... 50
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III-MODE D’ACCES A L’ESTBR ....................................... 50
CHAPITRE II : PRESENTATION DE LA STRUCTURE
D’ACCUEIL ........................................................................... 51
INTRODUCTION ................................................................. 51
HISTORIQUE ........................................................................ 52
DOMAINES D’INTERVENTIONS ............................................................................................................... 52
I-DOMAINES D’EXPERTISES ........................................... 52
I.1 GESTION DES DECHETS ET EVALUATION ENVIRONNEMENTALE ......................................................................... 52
I.2 DECENTRALISATION ET DEVELOPPEMENT LOCAL ............................................................................................ 53
I.3. DEVELOPPEMENT ORGANISATIONNEL ET GESTION DES PROJETS ..................................................................... 53
I.4. INFORMATION EDUCATION ET COMMUNICATION ........................................................................................... 53
PARTIE III : METHODOLOGIE ET METHODES
D’ANALYSES ........................................................................ 54
METHODOLOGIE ET MATERIELS UTILISES ............. 55
I-LES PRELEVEMENTS ..................................................... 55
II-LE POMPAGE .................................................................. 56
III.1. PRESENTATION DES MATERIELS UTILISES ..................................................................................................... 56
PARTIE IV ANALYSE DE L’EAU : RESULTATS ;
INTERPRETATIONS ET DISCUSSIONS ......................... 60
PARAMETRES DE PERFORMANCE ............................... 61
I. TEMPERATURE ........................................................................................................................................... 61
II.1 POTENTIEL D'HYDROGENE (PH) ................................................................................................................... 62
I-3 CONDUCTIVITE ............................................................................................................................................. 63
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I-4 L’OXYGENE DISSOUS ..................................................................................................................................... 64
I-5 MATIERES EN SUSPENSION (MES) .................................................................................................................. 66
I-6 DEMANDE CHIMIQUE EN OXYGENE (DCO).................................................................................................... 67
I-10 LES PHOSPHATES ........................................................................................................................................ 71
I-11 COLIFORMES FECAUX ET STREPTOCOQUES FECAUX .................................................................................... 72
I-12 ESCHERICHIA COLI ..................................................................................................................................... 74
II- DISCUSSION ET SUGGESTION .................................. 75
II.1. LES PERFECTIONS ....................................................................................................................................... 76
II.2. SUGGESTIONS ......................................................................................................................................... 79
CONCLUSION ...................................................................... 80
ANNEXES .............................................................................. 81
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ............................. 87
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Liste des figures
Figure 1 : Photo montrant les types de concessions rencontrées ............................................................................... 10
Figure 2 : Cartographie de la commune d’Abomey-Calavi ....................................................................................... 11
Figure 3 : Photo montrant le comportement des populations ne disposant pas de latrines ...................................... 18
Figure 4 : Photo d’un dépotoir sauvage du quartier ................................................................................................... 18
Figure 5 : Système d’assainissement collectif ............................................................................................................. 22
Figure 6 : Schéma d’assainissement d’un système unitaire ........................................................................................ 23
Figure 7 : Processus d’épuration ; qui ont lieu dans un bassin de lagunage (Bureau de l’Unesco, 2008) ............... 35
Figure 8 : Photo de lagunes aérées et aérateurs de surface amarrés ........................................................................ 39
Figure 9 : Photo montrant le dessus du bac tampon .................................................................................................. 42
Figure 10 : Bassin anaérobie ..................................................................................................................................... 43
Figure 11 : Bassin facultatif ....................................................................................................................................... 45
Figure 12 : Bassin de maturation ............................................................................................................................... 46
Figure 13: plan d'ensemble de la station d'épuration de Tkpo- Youngo ..................................................................... 47
Figure 15 : Entrée principale de l’ESTBR ................................................................................................................. 49
Figure 16 : Plan de situation de l’ESTBR .................................................................................................................. 50
Figure 17 : Photo montrant les matériels ayant servi au prélèvement ....................................................................... 56
Figure 18 : PH mètre ................................................................................................................................................... 57
Figure 19 :Oxymètre .................................................................................................................................................. 57
Figure 20 : Spectrophotomètre ................................................................................................................................... 58
Figure 21 : Enceinte thermostatée .............................................................................................................................. 58
Figure 23 : Hotte ........................................................................................................................................................ 59
Figure 22 : Balance ..................................................................................................................................................... 59
Figure 24 : Réactor DCO .............................................................................................................................................. 59
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Liste des tableaux
Tableau 1 : Présentation des différents tronçons et calcul des pentes
correspondantes ....................................................................................................... 12
Tableau 2 : Estimation des consommations en eau à Bamako (Mali) en 1981
........................................................................................ Erreur ! Signet non défini.
Tableau 3 : Pollution apportée par un équivalent-habitant au BéninErreur ! Signet
non défini.
Tableau 4 : Résultats du pH ..................................................................................... 62
Tableau 5 : Résultats de la conductivité exprimés en µs/cm .................................. 63
Tableau 6 : résultats de l’oxygène dissous exprimés en mg/l ................................. 65
Tableau 7 : Résultats des MES exprimé en mg/l .................................................... 66
Tableau 8 : Résultats de DCO exprimés en mg de O2/l .......................................... 67
Tableau 9 : Résultats de la DBO5 exprimés en mg de O2/l ..................................... 69
Tableau 10 : Rapport DCO/DBO5 .......................................................................... 70
Tableau 11 : Résultats de NTK exprimés en mg/l .................................................. 71
Tableau 12 : Résultats du phosphore exprimé en mg/l ........................................... 72
Tableau 13 : Résultats des coliformes fécaux exprimés par 100 ml d’échantillon . 73
Tableau 14 : Résultats des Escherichia coli exprimés par 100 ml d’échantillon .... 74
Tableau 16 : Comparaison des paramètres de pollution ......................................... 77
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Abréviations
CREPA : Centre Régional pour l’Eau Potable et l’Assainissement
DBO5 : Demande Biochimique en Oxygène 5jours
DCO : Demande Chimique en Oxygène
DNSP : Direction Nationale de Santé Publique
EH : Equivalent-Habitant
EAA : Eau et Assainissement pour l’Afrique
ERU : Eaux Résiduaires Urbaines
FAST : Faculté des Sciences et Techniques
MES : Matières En Suspension
PED : Pays En Développement
STEP : Station d’épuration
CUAC : Campus Universitaire d’Abomey – Calavi
CF : Coliformes fécaux
E. coli : Escherichia coli
EH : Potentiel redox
EPAC : Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi
EUD : Eaux Usées Domestiques
EUI : Eaux Usées Industrielles
EP : Eaux Pluviales
LSTE : Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau
LCQEA : Laboratoire de Contrôle de Qualité de l’Eau et des Aliments
NTK : Azote Total Kjeldhal
O2 : Oxygène dissous
pH : potentiel d’Hydrogène
Turb : Turbidité
UAC : Université d’Abomey-Calavi
Cond : Conductivité
BENEAU : Bénin Eau
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INTRODUCTION
Tout être vivant, que nous soyons animal ou végétal, nous avons tous besoin de
l’eau pour survivre. Dès lors, l’eau peut être définie comme une ressource naturelle
indispensable aussi bien pour la vie de l’homme que pour ses activités. Elle
pourrait donc se définir comme source de vie. Mais cette ressource est mise en
danger sous les effets conjugués de la croissance démographique, du gaspillage et
aussi avec la menace des diverses pressions anthropiques exercées sur les
écosystèmes aquatiques.
Au vue de cette situation, les autorités en charge de la protection de
l’environnement en général et plus précisément ceux responsables de
l’assainissement, ont jugé nécessaire qu’il faut à tout prix mettre en place des
systèmes de collecte et d’évacuation des eaux usées, juste dans le but de rendre
leur milieu de vie propre. Puisque, ces eaux sont directement rejetées dans le
milieu récepteur (lacs ; Océans, rivières et autres) avec une forte concentration en
azote, phosphore et carbone, la vie des espèces aquatiques est menacée. De même,
l’écoulement hypodermique contamine la nappe phréatique et occasionne de
nombreuses maladies hydriques. Il s’avère donc impérieux de trouver des solutions
alternatives à cette situation qui se présente. Cette situation impose la mise en
place de STEP pour traiter les eaux usées, et de pouvoir garantir en conséquence
un environnement sain. Les traitements d’eau usée, qui permettent de maintenir les
milieux récepteurs dans un état satisfaisant, sont de plus en plus contraignants,
notamment, dans les pays industrialisés à cause de la règlementation.
Malgré tous les efforts consentis dans la mise en place des réseaux de
collecte et des STEP, les rares infrastructures installées pour la collecte des eaux ne
fonctionnent pas de façon satisfaisante et le nombre de stations d’épuration (STEP)
est insignifiant. Il découle de ces constats que les problèmes d’assainissement
urbain continuent de persister dans la plupart des pays en développement (PED),
notamment au sud du Sahara, où on relève toujours moins de 5% de ménages
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raccordés à Kumasi, 2% à Yaoundé et que 0,5% à Niamey (SEIDL et MOUCHEL,
2003) cité par Djihouéssi, 2010. Cette situation est presque identique à celle que
connait le Bénin.
En effet, le Bénin compte trois STEP à grande capacité (de plus de 10000
EH): une à Parakou, une à Porto-Novo, et une autre à Ekpè. Cette dernière a été
réalisée par SIBEAU. Les deux premières n’ont jamais été mises en service.
Quant-à celle d’Ekpè, elle reçoit une charge polluante supérieur à sa capacité. Ce
qui fait qu’elle ne respecte pas les normes de rejet. La charge à la sortie est
supérieure ou égale à l’entrée. Cela voudra dire qu’aucun traitement ne s’effectue
en réalité. En effet le système de lagunage traite actuellement 600m3
de boues par
jour, soit 4 fois son volume initial de dimensionnement (180m3 par jours),
(GBAGUIDI, 2003) cité par KPONDJO, 2011. Cela témoigne de combien les
systèmes conventionnels d’assainissement sont marginalisés dans notre pays. Le
Bénin, en adoptant en septembre 2000, la Déclaration du Millénaire pour le
Développement, initiée par la communauté internationale, s’est fixé comme
objectif d’améliorer l’accès à l’assainissement de base en faisant passer le taux
d’accès de 33,8% en 2007 à 68,9% en 2015 (PNE, 2009). La mise en place des
systèmes d’assainissement conventionnels (boues activées, biodisques, etc.)
nécessite pour leur installation et leur fonctionnement une technicité élevée et
d’énormes coûts financiers (Winkler, 2005). Il convient donc de trouver des
méthodes à bas coût capables de traiter efficacement les eaux. En cela, les
systèmes de traitement des eaux par plantes aquatiques représentent une
alternative adéquate. Elles fonctionnent comme assimilateurs biologiques en
retirant des composés tant biodégradables que non biodégradables ainsi que les
nutriments, les métaux et les microorganismes pathogènes (MONELLO, 2009).
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C’est ainsi que dans le cadre du projet BENEAU financé par la Région
Wallonne, il a été réalisé, une station pilote devant permettre une expérimentation
pratique du lagunage naturel.
Ainsi, ce rapport d’étude se propose d’analyser les paramètres de
performances de cette STEP. La démarche retenue pour la structuration du
document a été de faire dans un premier temps l’état des lieux du traitement des
eaux usées dans les PED particulièrement en Afrique de l’Ouest, notamment au
Bénin, puis de présenter les principes des différents procédés de traitement par
lagunage, par une synthèse des principaux résultats des travaux effectués sur le
traitement des eaux résiduaires urbaines.
La deuxième partie présente les structures de départ et d’accueil ; la
troisième partie présente les moyens et méthodes d’analyses utilisées afin de
parvenir à la caractérisation des eaux usées de chaque bassin de la STEP pilote de
Tokpa- Zoungo.
Et enfin, la dernière partie présente les résultats des différentes analyses de
laboratoire et les suggestions.
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Partie I : Etat des lieux et revue Bibliographique
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Chapitre 1 : Contexte, objectifs et méthodologie de l’étude
I- Contexte et justification de l’étude
Les derniers diagnostics montrent que la plupart des pays en
développement(PED) en général et le Bénin en particulier négligent les méthodes
conventionnelles d’assainissement dont la question est passablement abordée dans
les lignes stratégiques pour le développement (Mouchel (2003) et Homeky (2009)).
Néanmoins avec l’avènement de la décentralisation en 2003, l’article 93 de la loi
no 97-029 du 15 janvier 1999 présente la prise en charge des communes elles-
mêmes aux questions d’assainissement. Il est important de traiter les eaux usées
car le non traitement de celles-ci expose la population à des risques d’ordre
sanitaires. C’est aussi un enjeu social et environnemental indispensable dans la
mesure où les effluents non traités peuvent porter préjudice au milieu naturel. Cet
état de chose est dû au coût élevé d’investissement et d’entretien de ces ouvrages.
Alors que selon l’OMS, dans les PED la quantité d’eaux usées produite est estimée
à 80% de consommation en eau potable (DOVI, 2012), il faudra donc trouver des
méthodes à coûts moins élevés capables de traiter efficacement les eaux usées.
C’est dans ce but de traitement des eaux usées que furent crées au Bénin les
stations d’épuration (STEP) de Parakou, de Porto-Novo et de Ekpè réalisée par la
Société Industrielle Béninoise et Assainissement Urbain (SIBEAU). Mais cette
dernière station d’épuration est surexploitée par rapport à sa capacité de base. En
effet le système de lagunage traite actuellement 600m3 de boues par jour, soit 4
fois son volume initial de dimensionnement (180m3 par jour), (GBAGUIDI, 2003)
cité par KPONDJO, 2011. Il est à noter que les deux premières n’ont jamais été
mises en service. Ceci fait qu’il n’y a pratiquement pas de STEP en état de
fonctionnement normale d’eaux usées au Bénin.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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Au vue de cette situation qui prévaut et de l’explosion démographique dans
la commune d’Abomey-Calavi, dont la population est estimée à 307745 habitants
et de 8012 habitants dans le quartier Tokpa-Zoungo selon les statistiques obtenues
au Recensement Général de la Population Humaine (RGPH) en 2002, il a été mis
en place une STEP grâce au projet BENEAU initié par les partenaires DCAM-
BETHESDA, CREPA-BENIN et la DHAB, une STEP. Cette station pilote à
lagunage de Tokpa-Zoungo dans la commune d’Abomey-Calavi est destinée à
traiter les eaux usées du marché et de quelques ménages de ce quartier de
l’arrondissement d’Abomey-Calavi. Ce dernier ne disposait pratiquement pas de
systèmes de traitement d’eaux usées ou du tout pas d’ouvrages d’assainissement
(toilettes, puisards, caniveaux…etc.). Les problèmes liés à l’environnement sont
d’ailleurs très récurrent dans cet arrondissement d’Abomey-Calavi à cause de
l’augmentation des effluents produits par cette population de plus en plus
croissante. Il faut aussi noter que ces effluents représentent un grand risque non
seulement pour la population riveraine mais aussi et surtout pour les espèces
aquatiques. En effet, ces eaux usées ne subissent aucun traitement avant d’être
évacuées dans le lac Nokoué qui longe cette commune.
Il sera question pour nous d’étudier la justesse de ce dimensionnement et
l’efficacité de cette STEP tout en analysant « le Fonctionnement et les paramètres
de performances de cette STEP ». Pour mener à bien cette étude, plusieurs
objectifs ont été fixés.
II- Objectifs
II1-Objectif Général
L’objectif principal est d’évaluer la performance de chaque
compartiments de la STEP.
II2- Objectifs Spécifiques
Les objectifs spécifiques qui découlent de l’objectif général sont :
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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-Caractériser les effluents arrivant à l’entrée et à la sortie des bassins tampon et
anaérobie.
-Déterminer les abattements.
- Comparer les résultats aux normes de fonctionnement optimum et de rejets
dans le milieu naturel.
III- Hypothèses
- La STEP fonctionne et sa performance est vérifiée.
- La STEP respecte les normes de rejet en vigueur au Bénin.
IV- DEMARCHE METHODOLOGIQUE
Méthodes
La méthode adoptée pour atteindre les objectifs de notre étude est
subdivisée comme suit :
-Une étude bibliographique qui fut importante dans la rédaction de notre
étude. Elle a permis de recueillir des informations afin d’éclaircir notre sujet. Pour
y parvenir, les thèses de doctorats, les mémoires de fin de formation de cycle, les
synthèses des publications scientifiques sur l’assainissement, les sites internet, la
Bibliothèque de l’EPAC, les structures compétentes : CREPA, DCAM-
BETHESDA, etc; l’internet (Google.com ; sciencedirecte.com ;
partnersforwater.nl, etc.) ont été exploités.
-Le prélèvement de l’échantillon qui s’est effectué dans chaque bassin de la
STEP grâce à un seau qui a servi de puisette.
-Le traitement des données s’est effectué grâce au logiciel excel après
l’analyse.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 8
- La réalisation des analyses au laboratoire de la Direction de l’Hygiène et
de l’Assainissement de Base (DHAB) suivie du contrôle au Laboratoire de Science
et Technique de l’Eau (LSTE).
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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Chapitre 2 : Présentation du milieu d’étude
Le stage s’est déroulé à la station d’épuration des eaux usées de Tokpa-
Zoungo. Cette partie présente : la situation géographique et administrative, les
aspects démographique et socioculturel, le cadre juridique et institutionnel, et l’état
de l’approvisionnement en eau et de l’assainissement du milieu dans lequel se
trouve la station.
I- SITUATION ADMINISTRATIVE ET GEOGRAPHIQUE
I-1- Situation administrative
La Station se situe dans la commune d’Abomey-Calavi au Nord de la ville
de Cotonou. Située dans le Bénin, Abomey-Calavi est la commune la plus vaste du
département de l’Atlantique. Elle s’étend sur une superficie de 539 Km2 et est
composée de neuf (09) arrondissements que sont : Calavi-centre, Godomey,
Akassato, Zinvié, Ouèdo, Togba, Hêvié, Kpanroun et Golo-Djigbé. Aussi compte –
t- elle six quartiers (6) et soixante-quatre (64) villages dirigés par des chefs de
village. Le quartier Tokpa-Zoungo, où se trouve la station, est à l’entrée de la
commune d’Abomey-Calavi centre. Il est situé entre la voie inter-Etat Akassato-
Bohicon et le lac Nokoué. Il représente l’ancienne cité de la ville. Ce quartier est
limité au Sud par Godomey et au Nord par Agamandin. Son architecture est très
complexe ; du point de vue de sa répartition spatiale, les habitations qui s’y
trouvent sont constituées de grandes concessions familiales réparties en de petites
maisons où cohabitent plusieurs ménages. La photo ci-dessous illustre bien le cas.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 10
Figure 1 : Photo montrant les types de concessions rencontrées
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Figure 2 : Cartographie de la commune d’Abomey-Calavi
T TOKPA-ZOUNGO
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I-2- SITUATION GEOGRAPHIQUE
Relief
Le relief de la commune d’Abomey-Calavi est peu accidenté. Il se
caractérise par : une bande sablonneuse avec des cordons littoraux, un plateau de
terre de barre et des dépressions.
Le quartier Tokpa-Zoungo est localisé dans une descente quittant le
carrefour kpota vers le lac Nokoué. C’est un relief en pente (cf. Tableau 1), qui
facilite l’écoulement naturel de l’eau vers l’exutoire qu’est le lac Nokoué.
Tableau 1 : Présentation des différents tronçons et calcul des pentes
correspondantes
N° Tronçon Ztn Amont Ztn Aval Longueur (m) Pente moyenne
P1-P7 79,173 72,953 124,1 0,0501
P7-P10 72,953 70,923 59,44 0,0342
P10-P14 70,923 70,037 88,3 0,0100
P14-P21 70,037 70,027 130 0,0001
PI-P22 69,795 69,838 26,7 - 0,0016
P22-P27 69,838 70,207 102,2 - 0,0036
P27-P32 70,207 70,448 63,2 - 0,0038
P32-P38 70,448 69,693 115,15 0,0066
P38-P45 69,693 69,645 163,3 0,0003
Total ~~ ~~ 872,39 ~~
Source : rapport BENEAU 2009
Sols et végétation
La plus grande partie du territoire de la commune d’Abomey-Calavi est
occupée par des sols ferrugineux tropicaux et des sols sablonneux peu favorables à
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l’agriculture. Les sols hydromorphes très inondables n’occupent qu’une petite
partie (Plan de Développement de la Commune – PDC 2005 - 2009).
Les terres cultivables sont estimées à 464,5 Km2. Le couvert végétal de la
commune varie selon les faciès traversés. Ainsi, dans la zone côtière on y rencontre
la mangrove à palétuviers, une savane dégradée sur le plateau, des cultures
maraîchères le long des marais et un groupement herbeux dans les marécages et le
long des berges du lac Nokoué.
Climat
La station d’épuration de Topka-Zoungo est un procédé de traitement extensif.
Elle dépend donc largement des conditions environnementales, il semble donc
important de définir les conditions météorologiques rencontrées dans cette région
au cours de l’année. La commune d’Abomey-Calavi est située dans le domaine
climatique subéquatorial. Le climat n’est donc pas différent de celui des régions
côtières du Bénin. Il est caractérisé par deux saisons pluvieuses et deux saisons
sèches. Les températures varient peu au cours de l’année (entre 22°C en Août et
32°C en Mars). La pluviométrie moyenne annuelle est de 1320 mm.
Hydrographie
Le lac Nokoué et la lagune côtière sont essentiellement les deux plans
d’eaux dont est constitué le réseau hydrographique. Par ailleurs, la commune
dispose d’une façade maritime juxtaposée à la lagune côtière, des marais, des
ruisseaux et des marécages. Tout cela lui offre des potentialités touristiques et
halieutiques.
II- Aspects démographique et socio- culturel
II.1. Aspect démographique
Le recensement général de la population en 2002 indique pour la commune
de Calavi une population de 307.745 habitants soit 21% de la population des
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départements de l’Atlantique et du Littoral avec un taux d’accroissement
démographique de 3,01%. Il faut noter que la croissance démographique est de
5,84% en milieu urbain et de 2,89% en milieu rural.74, 12% donc de cette
population vivent dans les centres urbains et 25,88% dans les milieux ruraux.
La population actuelle (2012) est estimée à près de 408854 habitants et la
densité actuelle serait plus de 758,54 habitants au kilomètre carré. Les valeurs de
l’effectif de la population et de la densité sont obtenues grâce au taux
d’accroissement qui est de 3,01%. La répartition spatiale de cette population est
inégale dans les neuf arrondissements. Ainsi, près de 75% de cette population vit
dans les centres urbains. Ce qui fait que, l’arrondissement de Godomey abrite à lui
seul plus de la moitié de la population de toute la commune tandis que les
arrondissements de Togba et de Kpanroun sont les moins peuplés.
Le quartier Tokpa-Zoungo est fortement peuplé. Il compte une population
totale évaluée environ à 8012 habitants (RGPH3).
II.2. Aspect socio-culturel
Au départ, Abomey-Calavi était un démembrement du royaume d’Abomey. Il a
été fondé par ce dernier afin d’être plus proche de la capitale économique pour
faciliter les transactions commerciales. L’ethnie dominante dans la commune est
l’Aïzo. Mais on constate l’installation d’autres groupes ethniques grâce à l’exode
rural, entre autres, les Fons, les Toffins, les Yorubas, les Nagos, les Gouns et
autres. Les religions pratiquées sont le Christianisme, les religions traditionnelles,
l’Islam et autres. (PDC Abomey-calavi 2005-2009).
III- LE CADRE JURIDIQUE ET INSTITUTIONNEL
Il s’agit de l'ensemble des dispositions qui devraient définir et assurer les
devoirs, les droits, les responsabilités individuelles et les attributions des
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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diverses institutions chargées de la gestion des eaux résiduaires urbaines. Ce
cadre a connu une évolution rapide à partir de 1990 au Bénin (DJIHOUESSI,
2010).
III.1. Le cadre juridique de l’assainissement au Bénin
Au vue de la constitution du 11 décembre 1990, qui stipule en son article 27
que : «Toute personne a droit à un environnement sain, satisfaisant et durable et a
le droit de le défendre. L’Etat veille à la protection de l’environnement ». Cet
article de la constitution a permis aux membres de l’Assemblée de renforcer les
textes existant et de définir les bases de la politique nationale en matière
d’environnement.
Le sous-secteur de l’assainissement en eaux usées au Bénin est actuellement
régi par différents textes et lois dont les plus importants sont :
La loi cadre sur l’environnement (Loi 98-030 du 12 février 1999) qui est le
principal cadre juridique de protection de l'environnement en République du
Bénin ;
La loi n° 97-029 du 15 Janvier 1999 portant organisation des communes en
République du Bénin, en son article 93 confère aux communes la charge de la
collecte et du traitement des déchets liquides, du réseau public d’évacuation des
eaux usées et du réseau public d’évacuation des eaux pluviales.
Le décret N°2001-109 du 4 avril 2001 fixant les normes de qualité des eaux
résiduaires.
L’arrêt interministériel N°069/MISAT/MEHU/MS/DC/DE/DATC/DHAB
du 4 avril 1995 portant réglementation des activités de collecte, d’évacuation, de
traitement et d’élimination des matières de vidange.
Le cadre législatif est peu appliqué et dans certains cas les lois existant ne
permettent pas de régulariser les situations qui se présentent. L’autre difficulté
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 16
majeure est le manque de règlementation impliquant les citoyens ; ceci aurait pour
corollaire de faciliter la gestion des déchets liquides par les municipalités.
III.2. le cadre institutionnel : bilan de la gouvernance du secteur
En ce qui concerne l’assainissement au Benin, quatre ministères sont
impliqués dans la gouvernance sous sectorielle. Il s’agit du Ministère de la Santé
Public (MSP) à travers la DNSP, du Ministère de l’Environnement de l’Habitat et
de l’Urbanisme (MEHU).
La politique nationale dans le cadre de la prévention des pollutions et des
risques environnementaux, de l’amélioration du cadre de vie et de l’assainissement
est définie par l’Agence Béninoise pour l’Environnement (ABE).
Le secteur est doté de plusieurs documents stratégiques qui constituent le
cadre de référence pour la coordination entre les interventions des différents
acteurs (Livre Bleu Bénin, 2009). Il s’agit de :
- La stratégie de Promotion de l’Hygiène et de l’Assainissement de
Base (PHA) en milieu rural et semi urbain ;
- Le plan stratégique d’assainissement des eaux usées en milieu
urbain au Bénin élaboré en 2007 ;
- La stratégie de gestion des déchets solides ;
- La Politique Nationale d’Assainissement de Base (PNAB) ;
- Le Code d’hygiène publique.
Pourtant, depuis 2003, les communes béninoises ont été rétablies dans leurs
prérogatives d’assurer le service d’eau potable et d’assainissement à l’ensemble de
leurs populations (Livre Bleu Bénin, 2009). Mais, elles n’exercent pas encore la
maîtrise d’ouvrage, comme le leur confère la loi ; à cause semble-t-il, d’un manque
de compétences techniques et de ressources financières. Aussi l’implication du
secteur privé est encore faible et devrait permettre d’apporter une valeur ajoutée en
termes de qualité des services.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 17
IV- ETAT DE L’APPROVISIONNEMENT EN EAU ET DE
L’ASSAINISSEMENT A TOKPA-ZOUNGO
IV.1. Approvisionnement en eau à Tokpa-Zoungo
La plupart des habitants de Tokpa-Zoungo disposent de puits, implantés
dans la cour de leurs concessions. La profondeur moyenne de ces puits est très
faible (avoisinant deux à trois mètres) à cause de la proximité de la nappe
phréatique. Ainsi, les eaux de puits sont non seulement de mauvaises qualités, mais
renferment aussi des minéraux tel que : le Mg2+
et le Ca2+
qui rendent ces eaux
dures. Les populations utilisent ces eaux en général pour les activités ménagères
(lessive, vaisselle) et les toilettes. L’eau du puits n’est pas utilisée pour la boisson
et l’est rarement pour la cuisine.
Dans leur ensemble, les populations de Tokpa-Zoungo utilisent pour la
boisson et la cuisine « l’eau du robinet ». Les modes d’approvisionnement en « eau
du robinet » par les populations se résument en l’abonnement au réseau de la
SONEB. Malheureusement le taux d’abonnés est faible et est en dessous de 30%
(DJIHOUESSI, 2010). Toutefois pour les non abonnés, l’achat de cette eau est
possible chez les revendeurs qui ne sont, en réalité, que les abonnés à la SONEB.
IV.2. L’assainissement à Tokpa-Zoungo
A Tokpa-Zoungo, l’assainissement est inexistant. Le quartier ne dispose pas
d’un réseau de collecte des eaux usées. Il est à remarquer que certains habitats
disposent de fosses septiques, mais les dispositions constructives ne sont pas
souvent respectées. Ces ouvrages polluent la nappe phréatique. Pour les
populations ne disposant pas de fosses septiques, on assiste à un rejet systématique
de ces eaux dans la nature : souvent directement dans la rue. Ces comportements
occasionnent des nuisances sanitaires et environnementales.
La gestion faite des excréta constitue une véritable préoccupation dans
Tokpa-Zoungo. Les populations ne disposant pas de latrines sont obligées d’aller
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 18
aux toilettes, pour la plupart, dans la nature. Les enfants le font souvent sur les
dépotoirs sauvages alors que les parents, souvent dans un sac en plastique jeté la
nuit dans le lac.
Vu le degré d’insalubrité de la ville, L’évacuation des déchets solides et
ménagers ne respecte aucune règle d’hygiène. Malgré tous les efforts fournis par
l’ONG DCAM BETHESDA pour la collecte des DSM, cette population reste ce
qu’elle est, à cause de son niveau d’instruction et surtout du manque
d’informations. Les déchets sont rejetés à proximité des habitations sur les
parcelles non occupées. Ainsi, on observe un peu partout dans le quartier, des
dépotoirs sauvages qui posent d’énormes problèmes d’insalubrité (photo)
Figure 3 : Photo montrant le comportement des populations ne disposant pas de latrines
Figure 4 : Photo d’un dépotoir sauvage du quartier
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 19
Chapitre 3: Généralités sur les ERU
Définition
Les eaux usées urbaines sont des eaux résiduaires constituées des eaux usées
domestiques, agricoles, industrielles, et les eaux pluviales et de ruissellement qui
en sont les plus abondants. Mais selon la Directive du conseil des communautés
européennes du 21 mai 1991 : les Eaux Résiduaires Urbaines (ERU) sont les eaux
ménagères usées ou le mélange des eaux ménagères usées avec des eaux
industrielles usées et/ou des eaux de ruissellement (DJIHOUESSI, 2010).
I- Différentes catégories d’ERU : Origine et composition
I.1. Eaux usées domestiques
Les eaux usées domestiques sont des eaux qui proviennent des
établissements et services résidentiels et qui résultent essentiellement du
métabolisme humain. Elles sont composées des eaux vannes et eaux grises (ou eau
ménagère).
Les eaux vannes représentent 1/3 des eaux usées domestiques et est
composée de 70 à 80% d’eau de matières fécales et d’urine.
Les eaux grises par contre représentent les 2/3 environ du volume total
des eaux usées domestiques. De plus, elles représentent près de 80% de
consommation par jour par habitant (cours AINA et BACHAROU, 2011).
La composition des eaux usées d’origine domestique n’est certainement
pas la même. Elle varie extrêmement, selon l’origine et la composition de l’eau de
consommation, soit surtout des diverses utilisations qu’en font les particuliers qui
peuvent apporter un nombre importants de polluants.
I.1.2. Eaux usées industrielles
La variété et l’extrême diversité des eaux usées industrielles rendent
difficile et parfois illusoire tout souci d’en établir un profil type. Toutefois on a pu
relever quelques caractéristiques propres à certaines EUI en fonction des lieux de
production. Les EUI provenant des usines et des industries renferment des
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 20
polluants particuliers tels que : les métaux lourds (le plomb ; le cadmium etc.) et
les hydrocarbures surtout aromatiques (cours AINA, 2011).Le déversement des
eaux usées industrielles dans les égouts publics est formellement interdit.
I.1.3. Les eaux de ruissellement
Les eaux de ruissellement comprennent les eaux excédentaires de temps
de pluie, les eaux de lavage des rues, des parkings publics et les eaux de drainage
des sols. Elles sont pour la plupart du temps, 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), mais aussi de la pollution du sol superficiel (route,
décharge sauvage).
I.1.4 Les eaux usées agricoles
En Afrique, les eaux usées agricoles proviennent d’une part des
établissements zootechniques et d’autre part de l’agriculture intrant et péri urbaine
très pratiquée dans les baffons marécageux ou en périphérie urbaine avec dans
certains cas l’utilisation d’engrais chimiques et de pesticides. Ces eaux sont
généralement confondues aux eaux de ruissellement et d’infiltration qui
transportent pendant l’écoulement des quantités importantes d’azote et des résidus
de pesticides.
I.2.Composition des ERU
Les eaux résiduaires urbaines sont généralement composées de deux
formes de pollution que sont :
La pollution organique : par les diverses matières organiques en solution ou en
suspension dans l'eau.
La pollution toxique : par des produits tels : les métaux et métalloïdes, les
composés organochlorés de synthèse etc. (OUEDRAOGO, 2004).
Ces pollutions se manifestent dans les ERU à travers trois catégories
d’impuretés :
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 21
Les matières en suspension ;
Les matières colloïdales ;
Les matières dissoutes.
Les deux premières sont responsables de la turbidité, les deux dernières de la
couleur, la dernière de la salinité et de diverses autres caractéristiques des ERU
(DEGREMONT, 2005).
I.2.1. Les matières en suspension
Les matières en suspension 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 interférence importante avec l’eau qui les
entoure. Il s’agit en général de : sable, limons, débris organiques.
I.2.2. Les matières colloïdales
Les matières colloïdales sont les suspensions qui comportent des solides
très finement divisés (0,01 à 5m) caractérisés 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 boulles
d’huiles en suspension dans l’eau.
I.2.3. Les matières dissoutes
Elles concernent des composés minéraux (en général plus ou moins
ionisés) ou organiques, macromoléculaires ou non, ainsi que des gaz souvent très
solubles dans l’eau. Comme exemple nous avons : MO, sel, CO2, SO2, NH3.
I- Les systèmes fondamentaux d’évacuation des eaux usées
Le schéma général de l’assainissement des eaux usées urbaines présente
en Afrique subsaharienne deux volets fondamentaux que sont : le système
individuel et le système collectif.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 22
Réseau de collecte Emissaire STEP Emissaire de rejet
Figure 5 : Système d’assainissement collectif
II.1. Le système d’assainissement individuel
Le système d’assainissement individuel (composé de latrine plus ou moins
amélioré et des fosses septiques) est prépondérant à cause de l’importance des
tissus urbains spontanés qui concentre à eux seul plus de 80% de l’effectif total des
citadins et des moyens standings. Toutefois dans certaines villes africaines (Dakar,
Abidjan, Ouagadougou, Douala, Yaoundé et autres) on rencontre des zones
appartenant à la catégorie des villes administrées où l’Etat et la municipalité ont en
place les systèmes collectifs d’assainissement des eaux urbaines équipés en aval
des stations d’épuration.
Dans un établissement urbain doté d’un système d’assainissement
collectif, les eaux usées suivent le cheminement global schématisé comme suit.
II.2. Les schémas types d’évacuation
On distingue comme schémas types d’évacuation :
-Le système unitaire
-Le système séparatif
-Le système pseudo séparatif
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 23
a- Le système unitaire
Il s’agit d’un simple réseau correspondant au principe ancien de toutes les
eaux à l’égout. Il comporte une canalisation unique et importante pour évacuer
simultanément les eaux usées et les eaux pluviales. Cependant le
dimensionnement des canalisations doit être suffisamment important pour éviter
les inondations et permettre d’évacuer un débit pluvial important (BOURRIER,
2008).
b- Le système séparatif
Le système séparatif est composé de deux types de canalisations dont
l’une (un peu plus grande) est destinée à reprendre les eaux pluviales et l’autre un
peu plus réduite pour collecter les eaux usées. Les deux réseaux peuvent suivre le
même cheminement pour se rendre à la station d’épuration. Ces deux réseaux
peuvent également suivre les tracés différents quand les eaux pluviales se rejettent
directement dans un cours d’eau proche sans passer dans la station d’épuration. Ce
système permet d’éviter les problèmes de surcharge de la STEP lors d’évènements
Système Unitaire
Bouches d’égout
Gouttière
Grilles avaloirs sur
cours ou parking
EUD
EU+EP
Domaines publics Domaines privées
Figure 6 : Schéma d’assainissement d’un système unitaire
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 24
pluvieux, tout en facilitant le fonctionnement des installations de traitement mais
aussi en diminuant le dimensionnement des ouvrages.
c- Le système pseudo séparatif
Il s’agit d’une combinaison des deux types précédant dans lequel les eaux
pluviales des habitations et des cours riverains sont envoyés dans le réseau d’eaux
usées. Il existe également d’autres systèmes appelés systèmes mixtes beaucoup
plus sophistiqués. Les systèmes en dépression ou sous vide permettant entre autre
de protéger la nappe d’eau souterraine et les systèmes sous pression ou sous charge
qui permet d’éviter les problèmes de surprofondeur et les problèmes de pente.
II- Quantités à traiter et estimation de la pollution des eaux
III.1. Évaluation des quantités d’eaux usées à traiter
L’évaluation de la quantité d’eau usée à collecter dépend de deux valeurs
extrêmes : le débit de pointe d’avenir et le débit minimal. Elle dépend aussi
largement de la quantité d’eaux usées rejetée par la localité considérée et de la
contribution des secteurs secondaire et surtout tertiaire.
III.1.1. Calcul des débits d'eaux usées
Le dimensionnement des réseaux d’eaux usées passe par la connaissance
des débits d’eau à évacuer. Dans la pratique, les débits sont en général évalués sur
la base de la consommation globale de l’eau dans la localité considérée au jour de
la plus forte consommation de l’année rapportée à l’unité d’habitant sur une
période donnée. Pendant cette phase d’évaluation, il est nécessaire de distinguer les
EUI et les EUD. Deux méthodes permettent d’évaluer la consommation totale
d’eau dans la localité à savoir :
-le dépouillement des régimes de consommation particulière pour évaluer
le volume réel distribué chez les abonnés.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 25
-la mesure du volume d’eau brute produite au niveau de la station
d’exhorte en déduisant les pertes de charge en réseau.
Cette dernière méthode comporte assez de risques, notamment la non
maitrise par le projecteur des phénomènes de pertes de charges en aval du point
d’exhorte pendant la distribution. Lors des calculs des réseaux, l’évaluation de la
quantité d’eau usée à collecter dépend de deux valeurs extrêmes : le débit de pointe
d’avenir et le débit minimal.
Le Tableau 2 donne les estimations des consommations spécifiques suite à
des enquêtes menées à Bamako (Mali) en 1981.
Tableau 2 : Estimation des consommations en eau à Bamako (Mali) en 1981
(Source DEMBELE, 2006 cité par DJIHOUESSI, 2010)
Contraintes Grand
standing
Standing
moyen
Standing intermédiaire Faible revenu
(Puits
uniquement) Habitat
ancien
Habitat
nouveau
Volume
d’eau
consommée
200l/j/hab. 89l/j/hab. 40 l/j/hab. 60 l/j/hab. 19,5 l/j/hab.
Comme nous l’avions signalé plus haut, ce tableau confirme encore que
les volumes d’eaux consommées sont fonction de l'habitat et du niveau de vie des
populations. Par conséquent, le raisonnement qui consiste à évaluer les débits
d’avenir, à partir d’une dose globale par habitant toutes activités et secteurs
confondus devrait laisser place à des études locales qui tiendront compte de tous
les critères et des contraintes caractérisant l'agglomération considérée.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 26
III.1.2.Calcul du débit de pointe
Le débit de pointe permet le dimensionnement des sections de
canalisation d’un système séparatif. Sa détermination passe inéluctablement par la
connaissance du coefficient de pointe et du débit moyen journalier Qm. Ce dernier
s'obtient en supposant répartie sur vingt-quatre heures la valeur du rejet journalier
Qj. (BOURRIER, 2008)
Avec : Qm le débit moyen journalier en litre par
seconde (l.s-1
)
Qj le débit journalier en litre par jour
Le coefficient de pointe
Il s’agit du débit maximal rapporté au débit moyen de la journée de la plus
forte consommation à l’origine de l’étude.
Avec : CP le coefficient de pointe
Qmax le débit maximal en l.s-1
Qm le débit moyen journalier l.s-1
Cependant, la valeur du coefficient de pointe dépend du type d’eau ou de
la position de la conduite. Ainsi pour les eaux usées domestiques, les valeurs
moyennes du Cp sont strictement comprises entre 1.7 et 2.4 (1.7‹Cp‹2.4) ; par
rapport à la position du tronçon Cp=3 si on se trouve à la tête du réseau et égale 2 à
l’exutoire. Dans la pratique, le coefficient de pointe ne devrait pas dépasser la
valeur 3, ni descendre au-dessous de la valeur limite de 1,5 à l’exception de
courtes portions de réseaux où les activités des habitants sont identiques et où il
peut atteindre quatre.
La formule suivante est couramment utilisée pour exprimer le coefficient
de pointe à partir du débit moyen de la conduite.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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Avec : a : la limite inférieur à ne pas dépasser quand Qm→∞
B : est un paramètre introduisant la valeur de la croissance exprimé lorsque Qm→0
CP le coefficient de pointe
Qm étant le débit moyen journalier en l.s-1
En réseau séparatif, le débit de pointe de temps sec Qp peut être approché
par la formule :
Où : QP en l.s-1
est le débit de pointe en temps
sec en litre par seconde.
III.2. Estimation de la pollution des eaux
III.2.1. Charge polluante
Trois principaux paramètres mesurent les matières polluantes des eaux
usées domestiques : les Matières En Suspension (MES), la Demande Biochimique
en Oxygène (DBO) et la Demande Chimique en Oxygène (DCO).
Les Matières En Suspension sont exprimées en mg par litre. Elles
représentent la fraction non solubilisée et non colloïdale contenue dans l'eau. Elles
comportent à la fois des éléments minéraux et organiques.
La Demande Biochimique en Oxygène (DBO), exprimée en mg
d'oxygène par litre, détermine la quantité de matières organiques biodégradables
présentes dans l'eau. Plus précisément, ce paramètre mesure la quantité d'oxygène
nécessaire à la destruction des composés organiques non azotés grâce aux
phénomènes d'oxydation par voie aérobie. Pour mesurer ce paramètre, on prend
comme référence la quantité d'oxygène consommé au bout de cinq jours. C'est la
DBO5, demande biochimique en oxygène sur cinq jours.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 28
La Demande Chimique en Oxygène (DCO), exprimée en mg d'oxygène
par litre, représente la teneur de l'eau en matières oxydables. Ce paramètre
correspond à la quantité d'oxygène qu'il faut fournir pour oxyder par voie chimique
ces matières.
Les teneurs en azote et en phosphore sont également des paramètres très
importants. Les rejets excessifs de phosphore et d'azote contribuent à
l'eutrophisation des lacs et des cours d'eau. Ce phénomène se caractérise par la
prolifération d'algues et la diminution de l'oxygène dissous, ce qui appauvrit la
faune et la flore des eaux superficielles (cours d'eau, lacs, etc.). Cette fragilité du
milieu naturel a été prise en compte par la réglementation avec la notion de "zones
sensibles".
III.2.2.Notion d'équivalent-habitant
Un équivalent-habitant est un paramètre permettant d’assurer une
homogénéité entre d’une part les rejets des différents types d’activités socio-
économiques et culturelles (hôpitaux, industrie, hôtel, école, marché, pressing etc.)
et d’autre part les rejets moyens équivalents à un habitant dans une localité
considérée. C’est un paramètre qui permet de quantifier la pollution émise par une
agglomération à partir de la population qui y réside et des autres activités non
domestiques. Selon la définition de la directive européenne du 21 mai 1991
"relative au traitement des eaux urbaines résiduaires", un équivalent-habitant
représente une DBO5 de 60g d'oxygène par jour.
Au Bénin les valeurs de la pollution par EH sont les suivantes :
Tableau 3 : Pollution apportée par un équivalent-habitant au Bénin
(Source : Code de l’eau et de l’assainissement)
Paramètres de pollution Valeurs
Volume d’eau en litre (l) 60
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 29
III.2.3 Mode de calcul des réseaux ramifiés
Le débit Q s’exprime par la formule
Dans laquelle :
S’est la section mouillée
V est la vitesse moyenne.
Cette vitesse se calcule par différentes expressions. Suivant la formule
d'écoulement de Manning, la vitesse en m/s est déterminée par l’expression :
(4.2)
Où : K est le coefficient de rugosité (cf. table et commentaire en annexe 5)
R est le rayon hydraulique (rapport de la section mouillée sur le
Périmètre mouillé) en mètre
J est la pente motrice nécessaire à l’écoulement d’un débit Q donné.
On obtient donc :
La quantité ne dépend que du
remplissage qui est le rapport de la
hauteur h à la hauteur de la canalisation H.
III.2.4 Objectif de qualité
La finalité du traitement des effluents avant rejet est la protection du
milieu naturel, sauf dans les cas où l’on cherche à réutiliser ces eaux.
DBO5 (g.EH-1
.j-1
) 60
DCO (g.EH-1
.j-1
) 120 – 150
MES (g.EH-1
.j-1
) 70 – 90
NTK (g.EH-1
.j-1
) 12 – 15
PT (g.EH-1
.j-1
) 2,5 – 3
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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Progressivement, la réglementation a diversifié les niveaux de rejets
possibles pour les adapter à des objectifs de qualité fixés par les autorités
responsables.
Le décret n°2001-109 du 4 avril 2001, fixe les normes de qualité des eaux
résiduaires en république du Bénin. Ce décret impose, entre autres, en ses articles
23 et 24, les critères de qualité suivants :
[DBO5] 25 mg/l pour un pourcentage minimum de réduction de 70 à 90%
[DCO] 125 mg/l pour un pourcentage minimum de réduction de 75%
[MES] 35 mg/l pour un pourcentage minimum de réduction de 90%
6< pH< 9
Une température supérieure de maximum 1°C à la température des eaux
réceptrices ;
[P]= é à é é à
Avec une réduction de 10%
[N] = é à é é à
Avec une réduction de 70 à 80%
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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Chapitre4: Généralités sur le lagunage dans les Pays En Développement
(PED)
Les résultats des travaux sur l’étude économique comparative de
différents procédés de traitement des eaux usées sous climat tropical montrent ou
présentent l’absence d’informations objectives sur l’efficacité des techniques
d’assainissement collectif dans le contexte des pays africains.
Définir les conditions de mise en œuvre des opérations d’assainissement
urbain et disposer d’éléments nécessaires à leur conception, étaient le but principal
du séminaire international sur l’assainissement urbain en Afrique de l’Ouest et du
Centre, organisé à Niamey en 1985[Hassane, 1986]. Le volet assainissement
collectif des eaux usées comprenait deux axes : l’étude comparative des systèmes
d’épuration dans le contexte africain et l’étude des réseaux d’égouts de faibles
diamètres (Small Bore Sewer SBS).
Malheureusement, ces programmes régionaux pleins d’espoir et
d’originalité n’ont pratiquement jamais vu le jour. Des spécialistes dans le domaine
de l’assainissement collectif en Afrique de l’Ouest et du Centre se réunissent
environ tous les dix ans pour tenter de trouver une solution dynamique [CIEH,
1972; Hassane, 1986; CIEH, 1993; UADE and OIEAU, 1993Aquadev, 2000;
CREPA, 2002]. Plusieurs projets se sont développés à l’initiative des pays, selon
l’urgence des besoins et avec l’aide financière et technique des coopérations
bilatérales et multilatérales. Des réseaux d’égouts et de nombreuses stations
d’épuration ont été construits. Cependant, les résultats de la recherche sur les
techniques naturelles d’épuration sont presque inconnus de la communauté
scientifique internationale. Ces travaux ne sont pas non plus publiés dans les
journaux tels qu’Info-CREPA ou Sud Sciences Technologies, édités à l’attention
des chercheurs de cette région.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 32
I- HISTORIQUE
Le lagunage comme méthode scientifique de traitement des eaux usées
domestiques fut découvert aux USA dès le début du XXe siècle, mais un
dimensionnement en est seulement proposé en 1948 (AKOWANOU, 2012). Le
lagunage a été introduit en Afrique de l’Ouest et du Centre avec l’aide des Agences
Française et Suisse de Coopération et d’Aide au développement (KONE,
2002) depuis le début de l’indépendance et surtout grâce à l’explosion
démographique et aussi l’envie des populations de s’installer dans les centres villes
pour ne pas dire dans les zones industrielles.
Certains pays africains n’ont pas tardé à la mise en œuvre de celle-ci, il
s’agit du Burkina Faso, du Cameroun, de la Côte d’Ivoire et du Sénégal. Le
lagunage est un procédé épuratoire qui s’applique exclusivement au traitement des
eaux usées domestiques et surtout industrielles.
La plus ancienne des stations de lagunage est celle de Sally Portugal
(Sénégal), étudiée et construite en 1977. Pendant la décennie 80, des stations telles
que celles de Louga (Sénégal), Saint Louis (Sénégal), Yaoundé (Cameroun) et de
Ouagadougou (Côte d’ Ivoire) ont été mises en service. Beaucoup d’autres STEP
par lagunage ont été construits par la suite (AKOWANOU, 2012). Au Bénin, des
essais de lagunage à macrophyte à petite échelle ont été effectués au Centre de
Traitement d’Ordures Ménagères (CTOM) et au Collège Père Aupiais (Kpondjo,
2011). Un essai de lagunage à macrophyte flottant a été aussi effectué très
récemment, au CTPEA de l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC)
(Kpondjo, 2011) grâce à une mini station. L’auteur a fait une proposition de
combinaison de macrophytes flottants à partir d’une étude de combinaison de la
jacinthe d’eau, de la lentille d’eau et de la laitue d’eau pour le traitement des EUD
par le lagunage. Cependant, aucune station de traitement des eaux usées
domestiques par lagunage à macrophyte n’existe actuellement dans notre pays.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 33
II- DEFINITION ET PRESENTATION D’UNE STATION
D’EPURATION A LAGUNAGE
II-1 Définition
Le lagunage comme méthode scientifique de traitement des eaux usées
domestiques, est constitué d’une série de bassins artificiels formés de digues,
imperméabilisés, dans lesquelles les eaux usées sont déversées et passent
successivement et naturellement d’un bassin à un autre, par gravitation pendant un
long temps de séjour, qui peut être de l’ordre de jours ou de mois. Il repose sur le
phénomène de la photosynthèse. En faite, La tranche d’eau supérieure des bassins
est exposée à la lumière. Ceci permet l’existence d’algues qui produisent l’oxygène
nécessaire au développement et au maintien des bactéries aérobies.
II-2 Principes de Base
La station d’épuration traditionnelle à boue activée, s’impose souvent à
l’esprit lorsqu’il s’agit d’épuration des eaux usées. Pourtant, d’autres modes
épuratoires existent. Ils s’appuient sur des processus d’autoépuration se déroulant
spontanément dans les étendues d’eau, dans lesquelles les microorganismes
dégradent la matière organique et la transforment en éléments minéraux.
Le lagunage est un procédé très simple de traitement des eaux usées,
écologique, rustique, fiable et peu couteux à cause de son fonctionnement non
mécanique, avec des résultats hautement satisfaisants, en matière de
décontamination. C’est une forme naturelle du traitement biologique des eaux
usées.
Différents assemblages de ces bassins sont possibles en fonction de divers
paramètres, tels que les conditions locales, les exigences sur la qualité de l’effluent
final et le débit traité. Ces bassins fonctionnent comme des écosystèmes avec des
relations de symbiose entre les différentes populations composées de bactéries, de
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 34
champions, de protozoaires, de métazoaires, d’algues, de poissons, de plantes, etc.
Ces différents organismes favorisent l’élimination de la charge polluante contenue
dans l’eau usée.
De façon générale, le mécanisme sur lequel repose le lagunage, est la
photosynthèse.
Le gaz carbonique formé par les bactéries ainsi que les sels minéraux
contenus dans les eaux usées, permettent aux algues de se multiplier. Il y a ainsi
prolifération de deux populations interdépendante : les bactéries et les algues
planctoniques, également dénommées « plantes microphytes » ce cycle s’auto-
entretient tant que le système reçoit de l’énergie solaire et de la matière organique.
Un dégagement de gaz carbonique et de méthane se produit à ce niveau. La figure
ci-dessous illustre de façon simplifiée les principaux processus qui ont lieu dans
un bassin de lagunage. L’épuration des eaux usées dans un système de lagune
résulte donc d’une combinaison complexe de processus physiques, chimiques et
biologiques, qui sont influencés par les conditions météorologiques, le type et la
configuration des bassins, et la conception du système. (Bureau de l’UNESCO,
2008)
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 35
Figure 7 : Processus d’épuration ; qui ont lieu dans un bassin de lagunage (Bureau
de l’Unesco, 2008)
II-3 Avantages du lagunage
Le principe de lagunage présente d’énormes avantages. En voici quatre
exemples particuliers : en termes d’économie, d’écologie, d’aménagement du
territoire et de la pédagogie. D’un point de vue économique, l’entretien d’une
station de lagunage est moins couteux et moins long qu’une station classique ; une
station de lagunage ne présente aucun raccordement électrique et ne demande pas
de personnel qualifié. Ecologiquement parlant, les bassins de lagunage développent
tout un écosystème, où les végétaux aquatiques servent ainsi de support et de
nourriture à la faune (les oiseaux, les amphibiens, les insectes etc.), qui contribue à
accroitre la biodiversité du secteur. Alors que les communes rurales sont de plus en
plus attentives à l’aménagement de leur territoire, ce type d’assainissement assure
une intégration parfaite dans le contexte paysager (champ, étang communal,
etc.…). Enfin, un bassin de lagunage peut servir de support à des sujets de
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 36
pédagogie très diversifiés, tel que l’eau, l’assainissement, la faune et la flore
aquatique.
Par ailleurs, il existe quelques autres avantages du procédé par lagunage,
tel que l’absence de produits chimiques et la possibilité de valoriser des sous-
produits (biomasse planctoniques, plantes d’eau, poissons d’élevages) et d’utiliser
l’eau épurée pour la fertilisation et l’irrigation en agriculture. Une autre
caractéristique importante est son grand pouvoir tampon face aux variations de
charges organiques ou hydrauliques, en raison du temps de rétention hydraulique
qui est beaucoup plus élevé que dans les autres procédés (Bureau de l’UNESCO,
2008).
II-4 INCONVENIENTS DU LAGUNAGE
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Ce procédé de traitement présente les inconvénients suivants : Une
emprise au sol importante, des contraintes de nature de sol et d’étanchéité :une
étanchéité mal réalisée peut entrainer la pollution de la nappe phréatique par
infiltration des effluents ou le sol de par sa nature peut être un élément de filtration
des effluents (sols limoneux), une variation de la qualité de l’eau traitée due à la
prolifération ou non des bactéries en fonction des saisons, une élimination
incomplète de l’azote et du phosphore et l’impossibilité d’effectuer des réglages au
cours de l’exploitation, impliquant donc une intégration au maximum des
contraintes attendues.
Par ailleurs, le mauvais fonctionnement et/ou entretien d’un bassin de
lagunage peut produire des odeurs et entraîner le rejet d’un effluent mal épuré qui
pourra avoir un effet nocif sur la vie aquatique dans le cours d’eau récepteur. De
plus, au fur et à mesure de la croissance d’une collectivité desservie par un système
d’épuration des eaux usées par lagunage ou de l’imposition d’exigence plus stricte
relativement à l’effluent par les organismes de réglementation, il se peut que
l’installation doive être améliorée en optimisant le fonctionnement ou en
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 37
agrandissant l’installation. Cela entrainera d’importantes immobilisations et des
coûts de fonctionnement plus élevés pour la collectivité.������������
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III- LES DIFFERENTS TYPES DE LAGUNAGE
III-1 Le lagunage naturel
Selon l’écosite (www.ecosite.fr), avant l'entrée des eaux dans le premier
bassin, un prétraitement est réalisé pour faciliter la suite des opérations. Dans un
premier bassin, des bactéries interviennent pour éliminer les déchets (la matière
organique) et les transformer en sels minéraux et en gaz. Par la suite, dans un
deuxième bassin, ces produits sont récupérés par les plantes pour permettre leur
développement. Celles-ci vont alors produire de l'oxygène (par photosynthèse).
Les micro-algues (phytoplancton) seront consommées dans les derniers bassins par
le zooplancton (animaux microscopiques). Les recherches de Hatem, 2008 sur
« les procédés biologiques d’épuration » lui ont permis de dire que la profondeur
d’un lagunage naturel est de façon générale de1.2 à 1.5 m au maximum et de 0.8 m
au minimum pour éviter le développement de macrophyte, et que le temps de
séjour est de l'ordre du mois. Selon Hatem, On peut également obtenir un
rendement d'épuration de 90 %. De plus ces procédés sont très sensibles à la
température et sont peu applicables aux régions froides par conséquent, leur
dimensionnement est généralement basé, pour un climat tempéré, sur une charge
journalière de 50 kgDBO5 ha-1
J-1
, soit environ 10 m2 par habitant. La teneur en
matière en suspension dans l'effluent traité reste élevée (de 50 à 150 mg L-1
). Aussi
la DBO5 en sortie est souvent supérieure à 50 mg/L
III-2 Le lagunage aéré
D’après les investigations de l’AERM (Agence de l’Eau Rhin-Meuse) sur
les procédés d’épuration des petites collectivités du bassin Rhin-Meuse, Le
lagunage aéré serait une technique d'épuration biologique par culture libre avec un
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 38
apport artificiel d'oxygène. Dans l'étage d'aération, les eaux usées sont dégradées
par des micro-organismes qui consomment et assimilent les nutriments. Le
principe de base est le même que celui des boues activées avec une densité de
bactéries faible et l'absence de recirculation. Le lagunage aéré se différencie des
boues activées par l'absence de maintien d'une concentration fixée de micro-
organismes, il n’y a donc pas de recirculation. Cela conduit à prévoir des temps de
séjour plus longs, plus favorables à une bonne adaptation du système aux
variations de qualité de l'effluent à traiter. Selon Hatem, 2008 au vue de ces
recherches sur les procédés biologiques d’épuration, il confirme également qu’en
fournissant l’oxygène par un moyen mécanique, on réduit les volumes nécessaires
et on peut accroître la profondeur de la lagune. La concentration en bactéries est
plus importante qu'en lagunage naturel. Le temps de séjour est de l'ordre d’une
semaine et la profondeur de 1 à 4 m. Le rendement peut être 80 % et il n'y a pas de
recyclage de boues. L’homogénéisation doit être satisfaisante pour éviter les
dépôts.
AVANTAGES
-Accepte les variations assez importantes de charge organique ou hydraulique
- Bonne intégration paysagère
-Accepte les effluents concentrés Nuisance sonore possible
-Accepte les effluents déséquilibrés en nutriments
INCONVENIENTS
-Coût d’exploitation relativement élevé (forte consommation énergétique)
-Nécessite un agent spécialisé pour l'entretien du matériel électromécanique
-Fréquence de curage espacée (tous les deux à cinq ans).
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 39
Figure 8 : Photo de lagunes aérées et aérateurs de surface amarrés
Certains rejets industriels sont traités par ce procédé qui reste valable pour
les produits organiques très lentement biodégradables. Ces rejets sont caractérisés
par de faibles teneurs en MS et avec des DBO5 dans la gamme 300 - 1500 ppm
(Conserverie, Industrie Chimique(Phénols). Le brassage est effectué par des
turbines fixées sur des flotteurs amarrés au centre du bassin.
III-3 Le lagunage anaérobie
Il n'est applicable que sur des effluents très concentrés et, le plus souvent
comme prétraitement avant un étage aérobie (Hatem; 2008). La couverture de ces
lagunes et le traitement des gaz produits sont nécessaires vu les risques de
nuisances élevés (odeurs). Les temps de séjours sont souvent supérieurs à 50 jours.
Les charges organiques appliquées sont de l'ordre de 0.01kgDBO5m-3
J-1
.A l’heure
actuelle, il a été démontré que si ce type de bassin était bien dimensionné en
matières de charges organiques et si la concentration en sulfates est inférieure à
500 mg/L, les problèmes d’odeurs disparaissent (Mara et al ; 1992). Une
profondeur importante (5 à 6 m) est en principe un élément favorable au processus.
Dans la réalité, la classification aéro)-anaérobie des lagunes n’est pas superflue, car
dans les zones amont ou profondes des lagunes aérobies, on observe souvent un
fort déficit en oxygène. Un curage des bassins tous les 10 ans est nécessaire du fait
de la production des boues.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 40
Avantages
-Accepte les variations assez importantes de charge organique ou hydraulique
- Bonne intégration paysagère
-Accepte les effluents concentrés Nuisance sonore possible
-Accepte les effluents déséquilibrés en nutriments
Inconvénients
-Coût d’exploitation relativement élevé (forte consommation énergétique)
- Nécessite un agent spécialisé pour l'entretien du matériel électromécanique
-Fréquence de curage espacée (tous les deux à cinq ans)
-Stabilisation des boues.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 41
Chapitre 5 : Présentation de la Station d’épuration
La STEP de Tokpa-Zoungo est un système de lagunage naturel, inauguré en
octobre 2012. Elle était réalisée dans le but de recevoir une charge organique de
1000 Equivalent Habitants (DJIHOUESSI, 2010). Mais elle fonctionne
actuellement en dessous de sa capacité car elle ne reçoit actuellement que 100
Equivalent Habitants. Car, à l’origine du dimensionnement plusieurs ménages (soit
40 ménages) étaient raccordé et ne sont pas encor connecté au réseau de collecte
des eaux usées. L’effluent que la station traite actuellement est celui venant du
marché Tokpa-Zoungo. Outre les objectifs précités, la STEP devrait également
servir de site expérimental et un outil pédagogique pour les formations dispensées
par CREPA-BENIN et le Département de Génie Civil de l’EPAC. Cette station
comporte :
- un bac d’alimentation
-un bassin anaérobie
- un bassin facultatif
- un bassin de maturation
III- Description des ouvrages : Bassins de stabilisation
Les bassins de stabilisation sont simples à réaliser et s’entretiennent
facilement avec un personnel plus ou moins bien qualifié. La technologie est
généralement simple avec l’utilisation de très peu d’équipements sophistiqués.
Comparés aux systèmes classiques, les bassins de stabilisation éliminent les
germes pathogènes, assurant ainsi une qualité d’épuration meilleure pour l’homme
et l’environnement. Ils disposent en outre d’une sensibilité très faible vis-à-vis des
variations des charges de pollution. Les bassins de stabilisation nécessitent
cependant beaucoup plus d’espaces. Les bassins de stabilisation utilisés dans le
lagunage sont les bassins anaérobies, les bassins facultatifs et les bassins de
maturation.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 42
I.1-Le bac d’alimentation (bassin tampon)
C’est un ouvrage qui est généralement placé en tête de la filière de
traitement destiné à recevoir l’effluent avant d’alimenter la station. Normalement,
l’ouvrage devrait être équipé d’une pompe de refoulement automatique de manière
à ce que dès que l’effluent arrive et atteint un niveau seuil, l’automatisme se
déclenche et refoule l’eau dans le premier bassin (bassin anaérobie).
Dans notre cas à Tokpa-zoungo le système d’écoulement envisagé est
l’écoulement par gravitation, mais il s’est avéré que l’emplacement réservé pour la
station est un bas-fond et il a fallu qu’on surmonte les bassins pour pouvoir
répondre à un traitement efficace.
Caractéristiques : volume= 9.06 m3, profondeur= 3.5m
I.2- Bassins anaérobies
Toujours placés en tête du système, les bassins anaérobies permettent la
dégradation de la matière organique et assurent une bonne décantation. De tous les
Figure 9 : Photo montrant le dessus du bac tampon
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 43
bassins de stabilisation, les bassins anaérobies sont les plus profonds (entre 2 et 5
m). Celui de Tokpa-zoungo a une profondeur de trois mètres. La matière
solide des eaux usées se décante pour former une couche de boues au fond du
bassin. Ces bassins reçoivent des charges organiques très importantes
(>100gDBO5/m3/j). Celui de Tokpa-zoungo a été dimensionné pour recevoir
7kgDBO5/m3/j. Ils fonctionnent comme des fosses septiques à ciel ouvert. Les
bactéries anaérobies dégradent alors ces matières organiques des boues. Il se
dégage pendant cette phase du gaz pauvre de digestion. Les produits solubles dans
les eaux usées passent aux bassins suivants. Le temps de séjour moyen varie entre
1 et 2 jours.
Figure 10 : Bassin anaérobie
caractéristique, volume= 67,2m3, Profondeur=3m, Temps de
séjours=2jours
I.3-Bassins facultatifs
Le caractère « facultatif »vient de ce qu’il se forme dans le bassin des
couches anaérobies au fond et des couches aérobies en surface. Les bassins
facultatifs sont, en général, utilisés pour éliminer la DBO et les germes pathogènes.
Ils peuvent être en tête d’une série de bassins ou alors recevoir les effluents
provenant du bassin anaérobie. Les bassins facultatifs sont dits « primaires »
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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lorsque dans la série, ils reçoivent directement des eaux brutes. Ils sont dits
« secondaires » quand ils reçoivent les effluents du bassin anaérobies. Dans le cas
de cette étude le bassin facultatif vient après le bassin anaérobie.
Dans un bassin facultatif il se produit les phénomènes suivants :
-Les matières solides en suspension décantent au fond et forment la couche
anaérobie. Ces boues sont digérées par des bactéries anaérobies. Près de 30% de la
DBO sont éliminées à cette étape.
-La couche aérobie qui se forme au dessus de la couche anaérobie, est le siège
de prolifération des algues qui par photosynthèse, produisent l’oxygène. Ces algues
se nourrissent à partir d’éléments nutritifs issus des sous produits de l’activité des
bactéries. Ces dernières ont besoin à leur tour de l’oxygène produit par les algues
pour se développer. Il se passe donc dans les bassins facultatifs une certaine
interdépendance, appelée « la symbiose ».
Les profondeurs inférieures à 1 m ne sont pas recommandées. Les
profondeurs supérieures à 1,5 m favorisent les conditions anaérobies. Il est en outre
recommandé de laisser les bassins accessibles au vent. Le vent assure, en effet, le
brassage vertical et horizontal des eaux du bassin et homogénéise ainsi leur
épuration. En l’absence du vent, la production d’algues diminue et se stratifie à
moins de 20cm de la surface du plan d’eau.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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Figure 11 : Bassin facultatif
caractéristique, volume= 99,75m3, Profondeur=1,50m , Temps de
séjours=4jours
I.4- Bassins de maturation
Les bassins de maturation améliorent le traitement des effluents issus des
bassins facultatifs ou d’un autre bassin de maturation. Ils permettent d’éliminer les
germes pathogènes au fur et à mesure que les effluents s’écoulent lentement dans
les bassins. Ils ne doivent pas recevoir d’eaux usées brutes. Ils sont essentiellement
aérobies sur toute leur profondeur, qui ne dépasse jamais 1m. Pour cette
profondeur, les bassins de maturation sont bien oxygénés et bien brassés. Le
nombre de bassins de maturation dépend essentiellement de la qualité de l’effluent
à la sortie du système.
La qualité de l’effluent à la sortie dépend des principaux paramètres ci-suivants:
la DBO5, les MES, la quantité des coliformes fécaux.
-la DBO5 est utilisée pour étudier la teneur en matière organique ;
-les MES sont nécessaires pour évaluer la concentration des matières solides
dans l’effluent. Ce paramètre est déterminant surtout lorsqu’à la sortie du système,
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on envisage d’irriguer les champs (éviter ainsi le colmatage des systèmes
d’irrigation et de pompage) ;
-la quantité des coliformes fécaux (qualité bactérienne) pour éviter la
contamination par des germes pathogènes Etc.
Le suivi et l’entretien de la station dépendent administrativement de l’ONG
DCAM BETHESDA et de la mairie d’Abomey Calavi et relève donc du domaine
public.
Figure 12 : Bassin de maturation
caractéristique, volume= 102,40m3, Profondeur=1m , Temps de
séjours=4jours
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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Bassin
Tampon
Figure 13: plan d'ensemble de la station d'épuration de Tkpo- Youngo
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Partie II : Présentation du Cadre d’étude et de la structure d’accueil
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Chapitre1: Présentation de la structure de formation
L’Ecole des Sciences et Techniques du Bâtiment et de la Route (ESTBR),
est un établissement de formation professionnelle du Centre Universitaire
d’Abomey qui forme des techniciens supérieurs uniquement dans le domaine du
génie civil ; la formation est donc sanctionnée par la délivrance d’une licence
professionnelle. Crée le 08 Décembre 2009 par l’arrêté : Année 2009
N°5482/MESRS/CAB/DC/SGM/DRFLM/DGES/SA, Mme Agathe SOUROU
HOUINOU, Docteur en Mécanique des Sols fut la première Directrice de cette
école avant de passer la main à M. Edmond ADJOVI, Maitre de Conférence en
sciences et techniques de l’ingénieur en 2013.
Figure 14 : Entrée principale de l’ESTBR
I- Situation géographique de l’ESTBR
L’ESTBR est implantée à Abomey dans le département du Zou et plus
précisément à Sogon dans l’arrondissement de Hounli. Son plan de situation se
présente comme suit :
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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Figure 15 : Plan de situation de l’ESTBR
II- Filières disponibles à l’ESTBR
L’ESTBR forme des techniciens supérieurs dans les options suivantes :
Aménagement et Assainissement Urbain (AAU)
Architecture et Urbanisme (AU)
Bâtiments et Travaux Publics (BTP)
Géomètre Topographe (GT)
III- Mode d’accès à l’ESTBR
L’accès à l’ESTBR n’est possible que pour les étudiants titulaires du BAC
C, D, E, F ou d’un DT /STI et se fait sur étude de dossiers au plan national et au
niveau de l’établissement.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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Chapitre II : Présentation de la structure d’accueil
INTRODUCTION
DCAM est un département de l’ONG Bethesda chargé du Développement
Communautaire et Assainissement du Milieu. Ses activités viennent directement en
appui pour la plupart à celle de l’hôpital. En effet, DCAM a été crée en 1993 pour
promouvoir la santé communautaire et le développement durable.
Aujourd’hui, ce département a étendu ses activités à tous les départements du
Bénin à travers :
La mise en place des unités de pré collecte ;
Le traitement et la valorisation des déchets (compostage, transformation
des déchets plastiques en gaines électriques granulées et regranulées) ;
L’appui des communes pour la mise en place d’un système écologique et
efficace de gestion des déchets solides et liquides ;
L’appui organisationnel et institutionnel pour l’organisation des
communautés en association de développement ;
L’élaboration des plans de développement communaux ;
La gouvernance locale ;
La formation professionnelle des jeunes sur son centre agro pastoral de
formation et d’insertion professionnelle (CAFIP) ;
L’éducation formelle avec l’ouverture depuis 2005, du collège
d’enseignement technique et général (CETG_BETHESDA) ;
La gestion intégrée des Ressources en Eau par la promotion de l’accès à
l’eau potable, la caractérisation et le traitement des eaux usées, etc.
S’agissant du traitement et la valorisation des DSM, des points de
regroupements ont été mises en place. Un point de regroupement des déchets est
un lieu aménagé où transitent les déchets solides ménagers apportés par les pré-
collecteurs (entrants) pour être ensuite transportés par les collecteurs (sortants) à la
décharge finale.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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HISTORIQUE
Suite aux difficultés d’ordres économique, social et politique qu’a connu
notre pays dans les années 1980, une trentaine d’églises protestantes et
évangéliques du Bénin, ont décidé de mettre en commun leurs compétences pour
limiter les effets pervers de la pauvreté sur les populations à la base. A cet effet,
elles ont créé le 19 Février 1990 une ONG dénommée BETHESDA. Le
Département du Développement Communautaire et Assainissement du Milieu
(DCAM) a été créé le 1er Juillet 1993, après l’évaluation des activités curatives du
Centre de santé BETHESDA.
DOMAINES D’INTERVENTIONS
Conformément aux statuts et aux orientations du plan stratégique de
l’ONG, le département DCAM œuvre dans une vision de développement durable à
travers :
La défense des droits de la personne humaine et de l’environnement,
La recherche et le développement,
L’assainissement et la protection de l’environnement,
L’information, l’éducation et la communication.
A travers la mise en œuvre des programmes et projets, DCAM a
développé des compétences avérées dans les domaines ci-après :
I- DOMAINES D’EXPERTISES
I.1 Gestion des déchets et évaluation environnementale
(Gestion et valorisation des DSM, DBM, DEEE, Elaboration des PGD,
Pollution atmosphérique, changements climatiques, EIE, AE, ASE,
etc.)
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I.2 Décentralisation et développement local
(Accès à l’eau potable, traitement des eaux usées, Plan de développement
communal, mobilisation sociale, Gouvernance locale Habitat)
I.3. Développement organisationnel et gestion des projets
(Elaboration et gestion des projets ,suivi d’impacts, diagnostic , Evaluation et
appui institutionnel, Audit financier et organisationnel, renforcement de capacité,
élaboration et gestion de plan d’affaires, etc.)
I.4. Information Education et Communication
(Animation de groupes sociaux, formation, sensibilisation,
documentation, publication, plan de communication, plaidoyers et lobbying
marketing social…)
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Partie III : Méthodologie et Méthodes d’analyses
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Méthodologie et Matériels utilisés
Il sera question pour nous de présenter dans cette partie les différentes
phases traversées pour aboutir à ce travail. La méthodologie de recherche utilisée
pour aborder ce thème est d’abord la recherche documentaire, en suite la phase de
terrain et enfin la phase pratique.
La recherche documentaire constitue pour nous une étape primordiale
avant tout autre travail de ce genre. Elle nous a permis d’acquérir plus de savoir à
propos du thème choisis, tout en nous inspirant des travaux antérieurs effectués
dans ce domaine. C’est ainsi que, nous avons eu à effectuer des recherches dans les
centres de recherches tels que la bibliothèque du campus et de l’EPAC, les anciens
mémoires et rapports de stage ayant trait à notre sujet, les recherches sur internet
nous ont aussi permis de mieux comprendre ce thème.
La phase de terrain n’est pas moins importante que la précédente mais à
ce niveau il faut dire que cette phase est beaucoup plus pratique. C’est à ce niveau
qu’on a eu à collecter des informations nécessaires à la réalisation de ce travail. Il
s’agit entre autre des enquêtes réalisées dans différents instituts, les expériences
réalisées sur le terrain. Les enquêtes réalisées auprès des instituts ont permis
d’avoir une connaissance un peu plus approfondie de la zone d’étude et de mieux
la présenter. Quant aux expériences réalisées sur le terrain, elles se regroupent en
deux volets ; les prélèvements des échantillons et aussi le pompage.
I- Les prélèvements
Les prélèvements ont été réalisés successivement les 11, 13, 15, 24, 26 et
28 Décembre 2012 avec le maximum de précautions possible parce qu’ils doivent
être représentatifs des effluents de chaque bassin afin de traduire au mieux le
traitement qui s’effectue à la STEP et surtout de savoir si ce dernier fonctionne
bien ou pas. Pour y parvenir, nous avons utilisé une puisette qui nous a permis de
prendre l’eau dans les bassins et de pouvoir remplir les flacons de Possotomè de
capacité 1,5 litre chacune. Les flacons sont remplis à raz bord pour éviter de piéger
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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de l’air car cette dernière facilite l’oxydation et par conséquent modifie l’équilibre
chimique. Chaque flacon est préalablement lavé au laboratoire, puis rincé par les
eaux usées une fois sur le site d’échantillonnage avant le prélèvement.
Ces échantillons sont conservés à 4°C avant l’analyse afin de limiter
l’évolution des paramètres à mesurer.
Figure 16 : Photo montrant les matériels ayant servi au prélèvement
II- Le pompage
C’est l’une des parties les plus importantes de notre travail parce que sans
effluent dans les bassins, on ne parlerait ni de traitement ni de fonctionnement de
la STEP. La phase de pompage nous a donc permis d’amener de l’eau dans le
bassin anaérobie seul. En réalité, le pompage s’est effectué durant 15 jours
successifs à raison de 01 à 03 fois par jour selon que l’effluent soit important ou
non. Vu le nombre de jours de pompage et aussi la quantité de l’effluent pompé, on
n’a pas pu remplir les trois bassins. Le tableau no1 en annexe présente les périodes
de pompage.
III.1. Présentation des matériels utilisés
PH-mètre
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 57
C’est un appareil qui permet de mesurer de façon simultané le pH et la
température.
Figure 17 : PH mètre
Oxymètre
C’est un appareil qui permet de mesurer le taux d’oxygène dans une eau
usée avec plusieurs unités(en mg/L, en %).
Figure 18 :Oxymètre
Spectrophotomètre (HACH DR 2800)
Le spectrophotomètre est utilisé pour comparer la répartition spectrale
d’une substance inconnue avec celle d’un élément chimique standard. Cet appareil
est muni d’un détecteur qui peut être un bolomètre, appareil à résistance électrique
adapté à la mesure des spectres infrarouges, ou bien une cellule photoélectrique,
employé pour l’analyse des spectres ultraviolets.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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Figure 19 : Spectrophotomètre
Enceinte thermostatée
Elle permet de déterminer la DBO à 5 jours en y introduisant les oxytopes
Figure 20 : Enceinte thermostatée
. Hotte
Elle permet de faire des manipulations de certain réactif tel que l’acide
volatil, protégeant ainsi le manipulateur contre tout danger d’intoxication
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Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 59
Figure 22 : Hotte
Balance
Elle permet de peser les échantillons afin d’obtenir leur masse. La balance
utilisée est une balance de type METTLER PM 100 et de précision 0.1mg
Réactor DCO
Il intervient dans la détermination de la
demande chimique en oxygène et permet de
chauffer le mélange pendant 2h avant sa
lecture au spectrophotomètre.
Figure 21 : Balance
Figure 23 : Réactor DCO
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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Partie IV Analyse de l’eau : Résultats ; interprétations et discussions
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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Paramètres de performance
Les échantillons d’eau prélevés ont été analysés au laboratoire DNSP.
Une fois au labo, chaque échantillon subit une série d’analyses physico-chimique
et deux tests d’analyses bactériologiques que sont les tests de détermination des
coliformes fécaux et de détermination d’Escherichia Coli. Quant à l’analyse
physico-chimique il s’agit de : le pH, la conductivité, l’oxygène dissout, la
demande chimique en oxygène, la demande biochimique en oxygène, le COD, le
NTK, et le phosphore. Les échantillons destinés aux analyses physico-chimiques
au laboratoire, sont conservés dans des flacons en plastique, qui sont remplis à ras
bord pour éviter de piéger de l’air, susceptible d’assurer des réactions d’oxydation
et par conséquent de modifier les valeurs exactes des paramètres. Les échantillons
destinés aux analyses bactériologiques sont quant à eux conservés dans des
bouteilles stérilisées remplies aux deux-tiers (2/3) de leur volume, pour permettre à
l’air piégé entre le bouchon et le niveau supérieur du liquide, d’assurer la survie
des germes pathogènes. Ces échantillons sont conservés lors du transport à basse
température, dans une glacière contenant conservateur de froid.
Le pourcentage d’abattement des paramètres est obtenu suivant la formule :
% d’abattement (X)=
x100
Ci: Concentration initiale de X dans l'eau usée à l'entrée
Cf: Concentration finale de X dans l'eau usée à la sortie.
I. Température
La température doit être considérée avec attention dans l’étude des eaux
résiduaires, en particulier lorsque le processus de traitement est extensif
comme à Tokpa-Zoungo. La température est le facteur cinétique le plus important
de toutes les réactions chimiques et biologiques. Une température supérieure à
15°C favorise le développement des microorganismes, intensifie la biodégradation
et les mauvaises odeurs. La connaissance de la température est donc essentielle
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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pour les réactions physico-chimiques et biologiques régies par leurs
caractéristiques thermodynamique et cinétique (Thomas, 1995). La température
s’exprime en °C et a été mesuré en même temps que le potentiel d’hydrogène. Pour
ce faire, on introduit la sonde du multimètre WTW 340i préalablement rincée avec
de l’eau distillée dans le bécher puis on appuis sur Enter et on attend que cela se
stabilise afin de lire la valeur.
II.1 Potentiel d'hydrogène (pH)
pH est un paramètre environnemental qui influence fortement la
croissance bactérienne. Les bactéries se développent pour un pH compris entre
4 et 9. L’optimum de croissance des bactéries aquatiques se situe entre 6,5
et 8,5. Il est donc important de se situer dans cet intervalle de valeurs pour
favoriser l’activité microbienne qui participe au traitement biologique de la
matière organique. Le pH ou potentiel d'hydrogène mesure l'acidité ou la basicité
d'une solution. Sa mesure se fait par la méthode potentiométrique avec le pH-mètre
de type WTW 340I de marque HACH de sonde sentix41 comme indiqué ci-dessus
pour la température.
Résultats
Evolution du pH au niveau des deux premiers bassins
Tableau 4 : Résultats du pH
Jour de
prélèvement
Type de bassin
paramètres
Bassin tampon Bassin
anaérobie
Moyennes
11/12/2012 PH 8,25 9,66 8,96
13/12/2012 PH 7,99 9,58 8,78
15/12/2012 PH 7,94 9,18 8,56
24/12/2012 PH 7,72 9,66 8,69
26/12/2012 PH 7,82 7,59 7,71
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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28/12/2012 PH 6,90 7,84 7,34
Interprétations
Comme nous l’avons signalé plus haut, Le pH est un paramètre très
important qui conditionne la vie microbienne et les équilibres physico-chimiques.
D’après notre analyse nous voyons bien que la valeur moyenne du pH
obtenu se situe bien dans l’intervalle de croissance optimum des bactéries. Cela
rassure quant au bon développement microbien base d’une bonne dégradation de la
matière organique ce qui garantira en conséquence un bon traitement.
I-3 Conductivité
La conductivité est la capacité d'une solution à conduire le courant
électrique. La mesure de celle de l'eau permet :
- d'évaluer rapidement mais très approximativement la minéralisation
globales de cette eau ;
- de détecter les variations de composition liées à l'infiltration d'eaux
polluées.
La conductivité électrique renseigne sur la teneur totale de l’eau en
sels minéraux. Pour ce faire on introduit le bout de la conductimètre de
type WTW 340i contenant la sonde dans l’eau et on attend la stabilisation
avant de lire la valeur.
Résultat
Tableau 5 : Résultats de la conductivité exprimés en µs/cm
Jour de
prélèvement
Type de bassin
paramètres
Bassin
tampon
Bassin
anaérobie
Abattement%
11/12/2012 Cond (µs/cm) 2200 977 55,59
13/12/2012 Cond (µs/cm) 2360 950 59,75
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15/12/2012 Cond(µs/cm) 2630 1123 57,30
24/12/2012 Cond (µs/cm) 3870 977 74,75
26/12/2012 Cond (µs/cm) 3560 2100 41,01
28/12/2012 Cond (µs/cm) 3690 2230 39,57
Interprétations
Avec les valeurs obtenues lors des analyses, on constate qu’il y a une très
forte quantité de sels minéraux car la valeur de la conductivité dépasse largement
les valeurs usuelles habituellement rencontrées dans les eaux résiduaires urbaines
qui sont de (de 500 à 1000 µs/cm) dans le bassin tampon. Dans le bassin anaérobie,
on constate déjà qu’il y a une réduction de 54.66% ce qui témoigne d’un
abattement. Il faut dire que cette réduction ne nous a pas permit pour autant de
rester dans la norme puisque les deux dernières valeurs et celui du troisième
excède toujours le maxi qui est 1000 µs/cm. L’abattement obtenu s’explique par le
fait qu’il y a une accumulation au niveau du bassin anaérobie.
I-4 L’Oxygène dissous
L’oxygène dissous dans l’eau est un élément primordial pour le
développement de la vie aquatique. Un manque d’oxygène dissous aboutit à
une eutrophisation du milieu. Par ailleurs, la concentration en oxygène
détermine la concentration en bactéries anaérobies et aérobies ce qui conditionne
le traitement biologique de la matière organique.
L’oxygène dissous est caractéristique du type de milieu. Sa concentration
est très faible et le plus souvent proche de zéro dans les eaux résiduaires brutes,
compte tenu des concentrations élevées en composés réducteurs (oxydables) et de
l’activité des microorganismes présents (Thomas, 1995). La présence d’oxygène
dissous conditionne les réactions de dégradation aérobie de la matière organique et
favorise l’élimination de la pollution azotée par un procédé de nitrification-
dénitrification (Rejsek, 2002). Il inhibe cependant les activités dénitrifiâtes (c'est-à-
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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dire que la présence d’oxygène dissous dans le milieu permet d’éviter
l’eutrophisation) de la flore spécialisée (Thomas, 1995) qui a besoin d’un milieu
anaérobie pour s’opérer. Son unité est le mg/L. Sa mesure ce faire, en plongeant la
sonde d’oxymètre de type WTW 340i dans l’eau et on attend la stabilisation pour
lire la valeur.
Résultats
Tableau 6 : résultats de l’oxygène dissous exprimés en mg/l
Jour de
prélèvement
Type de bassin
paramètres
Bassin
tampon
Bassin
anaérobie
11/12/2012 O2 (mg/L) 0,31 7,35
13/12/2012 O2 (mg/L) 0,54 7,72
15/12/2012 O2 (mg/L) 6,0 19,5
24/12/2012 O2 (mg/L) 0,78 1,42
26/12/2012 O2 (mg/L)
28/12/2012 O2 (mg/L) 0,20 0,13
Interprétations
Les différentes valeurs d’oxygène dissous enregistrées sont faibles dans le
bassin tampon que celui du bassin anaérobie. Cette grande différence est due au
faite que le bassin tampon est très petit par rapport au bassin anaérobie et puisque
la concentration en oxygène dissous est fonction de la température (plus la
température croit l’oxygène dissous diminue). Nous pouvons également dire que le
faible taux enregistré au niveau du bassin tampon, témoigne de la présence des
matières organiques dans nos différents échantillons car la dégradation de celle-ci
s’accompagne d’une consommation d’oxygène.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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I-5 Matières en suspension (MES)
Les MES représentent la fraction non solubilisée ou non colloïdale, donc
retenue par un filtre. Elles se déterminent par la méthode directe du programme
630, longueur d’onde 810nm, à l’aide du spectrophotomètre d’absorption
moléculaire. On y prélève 10ml de l’échantillon, qui a été remué au préalable pour
s’assurer de l’homogénéité, et on le met dans le tube, ensuite on l’introduit dans le
trou à spectrophotomètre (HACH DR 2800), on appuie sur la touche entrer et on
fait la lecture de la valeur obtenue. Elle est exprimée en mg/L.
Résultats
Tableau 7 : Résultats des MES exprimé en mg/l
Jour de
prélèvement
Type de bassin
paramètre
Bassin tampon Bassin
anaérobie
Abattement%
11/12/2012 MES (mg/l) 93 34 63,44
13/12/2012 MES (mg/l) 127 14 88,97
15/12/2012 MES (mg/l) 83 16 80,72
24/12/2012 MES (mg/l) 317 34 89,27
26/12/2012 MES (mg/l) 298 175 41,27
28/12/2012 MES (mg/l) 318 198 37,74
Interprétations
Les valeurs moyennes des MES obtenues nous permettent de dire déjà
qu’au niveau de ces deux premiers bassins et surtout au niveau du bassin anaérobie
que le traitement est bon. Selon la littérature, s’il y avait un ouvrage de
prétraitement et aussi d’un traitement primaire en tête de la station un abattement
de 50% suffit mais dans notre cas, nous avons obtenu 66.90%. Il nous faut
toutefois signaler que l’efficacité de ce traitement obtenu dépend largement du
temps de séjour du bassin. Nous pouvons également dire d’après les valeurs du
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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résultat d’analyse que nous sommes bien dans l’intervalle des teneurs
généralement mesurées dans les eaux usées domestiques (de 100 à 400mg/l) pour
la MES.
I-6 Demande Chimique en Oxygène (DCO)
La demande chimique en oxygène, exprimée en mg d’02/L mesure la
quantité d’oxygène nécessaire pour oxyder la matière organique en présence
d’un oxydant fort, en milieu acide. Même s’il est souvent possible d’établir une
relation entre DBO5 et DCO, la mesure de DCO ne fait pas la différence entre la
matière organique biodégradable et non biodégradable. La détermination de la
DCO est faite par la méthode colorimétrique à l’aide du réacteur DCO à 25 trous
de marque HACH.
Pour cela, il a été prélevé dans un tube de 2,5ml d’eau distillée pour faire le
blanc et 2,5ml de l’échantillon dans un autre tube, ensuite on ajoute dans chaque
tube 3,5ml d’acide sulfurique et 1,5ml de bichromate de potassium. Ensuite les
tubes soigneusement fermés sont portés dans le réactor DCO, préchauffé à 150°C,
pendant 2h de temps. La lecture se fait au spectrophotomètre après refroidissement
total des échantillons.
Résultats
Tableau 8 : Résultats de DCO exprimés en mg d’O2/l
Jour de
prélèvement
Type de bassin
paramètres
Bassin tampon Bassin
anaérobie
Abattement%
11/12/2012 DCO (mg de O2/l) 181 103 43,09
13/12/2012 DCO (mg de O2/l) 282 66 76,59
15/12/2012 DCO (mg de O2/l) 155 75 51,61
24/12/2012 DCO (mg de O2/l) 576 201 65,10
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26/12/2012 DCO(mg de O2/l) 352 83 76,42
28/12/2012 DCO(mg de O2/l) 661 274 58,55
Interprétations
Les valeurs moyennes de DCO obtenues nous permettent de dire déjà qu’au
niveau de ces deux premiers bassins et surtout au niveau du bassin anaérobie que le
traitement est bon. Selon la littérature, si il y avait un ouvrage de prétraitement et
aussi d’un traitement primaire en tête de la station un abattement de 50% suffit
mais dans notre cas, nous avons obtenir 61.89% soit deux fois la valeur normale. Il
est à remarquer que l’efficacité de ce traitement obtenu dépend largement du temps
de séjour dans le bassin anaérobie. Aussi les résultats obtenu lors des d’analyses
montrent que ces valeurs sont dans l’intervalle des teneurs généralement mesurées
dans les eaux usées domestiques (de 500 à 1000mg/l) pour la DCO.
I-7 La Demande Biochimique en Oxygène à 5 jours (DBO5)
La demande biologique en oxygène exprime la quantité d’oxygène
requise pour stabiliser la matière organique susceptible d’être dégradée sous
conditions aérobies. Ce paramètre évalue indirectement la quantité de matière
organique biodégradable. La mesure de la DBO5 permet d'évaluer le contenu d'une
eau en matières organiques biodégradables et donc, dans une certaine mesure, sa
qualité et son degré de pollution organique. La biodégradation de la matière
organique nécessite du dioxygène et dure plusieurs jours ; la DBO5 mesurée ici
représente la quantité d'oxygène nécessaire à la biodégradation en cinq jours. La
DBO5 se mesure par la méthode respirométrique monté dans une armoire
thermostatée avec un manomètre de marque Oxytop, agitateur magnétique à six (6)
postes. Ainsi donc on met dans des flacons un volume de l’échantillon. Ce volume
est déterminé selon la charge de l’échantillon, on introduit un barreau aimanté dans
le flacon, ensuite on met 2 à 3 grains de NaOH dans un petit tube qui restera au
bout du flacon. On ferme alors le flacon avec l’oxytop réglé au préalable selon une
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échelle allant avec le volume prélevé et on fait la lecture 5 jours plus tard à l’aide
de l’oxytop.
Résultats
Tableau 9 : Résultats de la DBO5 exprimés en mg de O2/l
Jour de
prélèvement
Type de bassin
paramètres
Bassin
tampon
Bassin
anaérobie
Abattement%
11/12/2012 DBO5 (mg de O2/l) 109,5 67 38,81
13/12/2012 DBO5 (mg de O2/l) 189 19 89,95
15/12/2012 DBO5 (mg de O2/l) 104 18 82,69
24/12/2012 DBO5 (mg de O2/l) 366 174 52,46
26/12/2012 DBO5 (mg de O2/l) 185 55 70,27
28/12/2012 DBO5 (mg de O2/l) 358 125 65,08
Interprétations
La valeur moyenne de DBO5 obtenue nous permet de dire déjà qu’au niveau
de ces deux premiers bassins et surtout au niveau du bassin anaérobie que le
traitement est bon. Selon la littérature la DBO est éliminée entre 40 et 60%., si il y
avait un traitement primaire en tête de la station un abattement de 30 suffit mais
dans notre cas, nous avons obtenir 66.54 soit deux fois la valeur normale. Il nous
faut toutefois signalé que l’efficacité de ce traitement obtenu dépend largement du
temps de séjours du bassin. Nous pouvons également dire que les valeurs des
résultats d’analyses sont bien dans l’intervalle des teneurs généralement mesurées
dans les eaux usées domestiques (de 150 à 500mg/l) pour la DBO5
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 70
Tableau 10 : Rapport DCO/DBO5
Bassin Anaérobie
DCO DBO5 DCO/DBO5 Observations
103 67 1,54 bonne
66 19 3,47 pas bon
75 18 4,17 pas bon
201 174 1,16 bonne
83 55 1,51 bonne
274 125 2,19 moyennement
Ce tableau montre que la majorité des valeurs du rapport DCO/DBO5 sont
proches de 2 pour les lignes (1, 4,5 et 6) donc l’effluent est biodégradable. Par
contre les valeurs des lignes deux et trois indiquent une forte teneur en matière
organique non biodégradable. Ce tableau témoigne déjà un meilleur traitement
dans les bassins facultatif et de maturation.
I-8 Le Carbone Organique Dissous (COD)
Il est déterminé par oxydation thermique catalysée et regroupe
l’ensemble des composés organiques présents dans les eaux usées. Sa mesure se
fait à l’aide du spectrophotomètre. Nous n’avons pas eu la chance de faire la
mesure de ce paramètre parce que le spectrophotomètre était en panne.
I-9 L’Azote Kjeldhal (NTK)
Le NTK évalue les teneurs totales en azote organique et en ammonium.
C’est un indicateur de pollution du milieu et son contrôle permet de suivre
l’évolution des contaminants (Rodier, 2009). La méthode de dosage a été la
minéralisation au sélénium, norme NF EN 25663 (janvier 1994). En présence de
l’acide sulfurique concentré et de la chaleur (360°C), toutes les formes d’azote se
convertissent en ammonium. Le dosage a été fait par la méthode de Nessler.
La mesure de l’azote Kjeldhal a été faite en trois étapes : la minéralisation
d’une partie de l’azote organique en NH4+, la distillation et le dosage des ions
ammoniacaux issus de la minéralisation.
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R-N + H2SO4concentré xCO2 + xH2O + xSO3 + xNH4+
sous forme (NH4)2SO4
NH4+ + OH
- NH3 + H2O
H+ + NH3 NH4
+
L'ammoniac est recueilli dans une solution d'acide borique (H3BO3). L'acide
borique est un acide faible qui ne réagit pas avec l'ammoniac, il sert simplement de
piège à ammoniac.
Lorsque l'ammoniac arrive dans l'acide borique il alcalinise le milieu qui vire
au vert, on verse alors la solution étalonnée d’acide fort pour ramener l'indicateur à
sa teinte sensible.
Résultats
Tableau 11 : Résultats de NTK exprimés en mg/l
Jour de
prélèvement
Type de bassin
paramètres
Bassin tampon Bassin
anaérobie
abattement%
11/12/2012 NTK 1,5 1,312 12,53
15/12/2012 NTK 1,6875 0,9375 26,34
24/12/2012 NTK 75 15,75 75,29
26/12/2012 NTK 63,75 24,00 70,23
28/12/2012 NTK 80,62
I-10 Les phosphates
C’est également un indicateur de position issu de la décomposition des
matières organiques. Il joue un rôle très important dans la croissance des
organismes et se déterminer au spectrophotomètre.
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Résultats
Tableau 12 : Résultats du phosphore exprimé en mg/l
Jour de
prélèvement
Type de bassin
paramètres
Bassin tampon Bassin
anaérobie
abattement%
11/12/2012 Phosphores 4,49 2,25 49,89
13/12/2012 Phosphores 6,90 2,27 67,10
15/12/2012 phosphores 8,3 1,17 85,90
24/12/2012 phosphores 14,40 6,12 57,5
26/12/2012 phosphores 8,87 7,40 16,57
28/12/2012 phosphores 19,30 8,14 57,82
Interprétations
Avec la valeur moyenne de l’abattement obtenue, nous pouvons dire que la
pollution phosphorée est réduite de plus de la moitié déjà soit une valeur de 55.80.
Cette pollution constitue un grand danger pour la faune aquatique car sa présence
rend le milieu anoxie et par conséquent il y a risque d’eutrophisation. Les valeurs
des résultats d’analyses se trouvent dans l’intervalle des teneurs généralement
mesurées dans les eaux usées domestiques (de 10 à 25mg/l) pour le phosphore.
I-11 Coliformes Fécaux et Streptocoques Fécaux
Les coliformes fécaux sont des indicateurs de la présence d’organismes
pathogènes issus d’une contamination fécale des eaux usées. Une trop grande
quantité de coliformes constitue un danger car l’eau peut se transformer en
un vecteur de maladies. L’OMS recommande de ne pas excéder
1000NMP/100ml pour une réutilisation de l’effluent en irrigation. Les coliformes
fécaux sont des indicateurs de contamination fécale des eaux usées.
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Ce sont des bactéries Gram négatifs, non sporulés, oxydase négatif, aérobies
ou anaérobies facultatifs, capables de se multiplier en présence des sels biliaires et
capables de fermenter le lactose avec production d’acide et de gaz en 24 à 48 h à
une température de 35 à 37° +/- 0,5°C. Le dénombrement en milieu solide des
Coliformes fécaux s’est effectué de la façon suivante : d’abord nous avons procédé
à une dilution des échantillons par 10 et 100 parce que l’effluent est très chargé.
Ensuite, nous avons par la méthode d’incorporation, ajouté aux échantillons le
milieu Rapid-E Coli (24h à 44°C) selon la norme NF-08-05. Les Coliformes
fécaux ont été déterminés selon la norme NFT-90416 avec le milieu SLANETZ
(24h-48h à 37°C).
Résultats
Tableau 13 : Résultats des coliformes fécaux exprimés par 100 ml d’échantillon
Jour de
prélèvement
Type de bassin
paramètres
Bassin
tampon
Bassin
anaérobie
abattement%
11/12/2012 Coliformes Fécaux
par 100 ml
2400 1890 21,25
13/12/2012 Coliformes Fécaux
par 100 ml
2170 1120 48,39
15/12/2012 Coliformes Fécaux
par 100 ml
3900 2100 46,15
24/12/2012 Coliformes Fécaux
par 100 ml
6000 3200 46,67
26/12/2012 Coliformes Fécaux
par 100 ml
12000 4700 60,83
28/12/2012 Coliformes Fécaux
par 100 ml
13400 5300 60,45
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Interprétations
D’après les résultats présentés ci-dessus nous constatons que le traitement
minimal subit par les coliformes fécaux est de 21.25 % et le maximum est de 60.83
mais il faut remarquer que l’efficacité du traitement dépend largement du temps de
séjour dans le bassin anaérobie. Ainsi il faut dire qu’avec un temps de séjour de
deux jours au plus le rendement est 60 %. Mais quand le temps de séjour dépasse
les deux (02) jours alors le rendement baisse considérablement de 20 % et ainsi de
suite quand les nombres de jour augmentent. Les concentrations en coliformes
fécaux sont très élevées par rapport aux normes de l’OMS, qui recommandent une
valeur de 1000CF/100mL si on devait envisager une réutilisation en l’irrigation.
I-12 Escherichia Coli
Ils correspondent à des coliformes thermo tolérants qui produisent de
l’indole à partir du tryptophane et ont les caractères biochimiques propres à cette
espèce. Le dénombrement en milieu solide des Escherichia Coli s’est effectué de
la façon suivante : d’abord nous avons procédé à une dilution des échantillons par
10 et 100 puisque notre effluent est très chargé. Ensuite, nous avons par la méthode
d’incorporation, ajouté aux échantillons le milieu Rapid-E Coli (24h à 44°C) selon
la norme NF-08-05. Les Escherichia Coli ont été déterminés selon la norme NFT-
90416 avec le milieu SLANETZ (24h-48h à 37°C)
Résultats
Tableau 14 : Résultats des Escherichia coli exprimés par 100 ml d’échantillon
Jour de
prélèvement
Type de bassin
paramètres
Bassin
tampon
Bassin
anaérobie
abattement%
11/12/2012 Escherichia Coli
par ml
2160 250 88,,43
13/12/2012 Escherichia Coli 1770 00 100
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par ml
15/12/2012 Escherichia Coli
par ml
2200 00 100
24/12/2012 Escherichia Coli
par ml
3100 1100 64,52
26/12/2012 Escherichia Coli
par ml
9000 2700 70
28/12/2012 Escherichia Coli
par ml
10200 2900 71,57
Interprétations
D’après les résultats présentés dans le tableau ci-dessus nous
constatons que le traitement minimal subit par les Escherichia Coli et coliformes
fécaux est de 64.52 % et le maximum est de 100 % mais il faut remarquer que
l’efficacité du traitement dépend largement du temps de séjours dans le bassin
anaérobie. Ainsi il faut dire qu’avec un temps de séjour de deux jours au moins on
obtient un rendement qui varie 70 % à 100 %. Mais quand le temps de séjour
dépasse ce délai, le rendement baisse considérablement (64.52 %) et ainsi de suite
quand les nombres de jour augmentent. Contrairement au mode de traitement
observé en ce qui concerne les coliformes fécaux, pour les Escherichia Coli la
variation dépend du temps de séjour mais aussi de la concentration en coliformes.
II- Discussion et Suggestion
Cette partie constitue une des parties les plus importantes de ce rapport.
C’est en fait à ce niveau que nous allons parler des perfections et des imperfections
de cette station pilote de Tokpa-Zoungo et enfin faire des propositions nécessaires
pour le bon fonctionnement de cette STEP.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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II.1. Les perfections
A ce niveau, nous ne pouvons que parler du dimensionnement et du
fonctionnement actuel de la STEP. Pour ce qui concerne le dimensionnement, nous
pouvons dire qu’il a été réalisé suivant les règles normales de construction d’une
STEP. Mais parlant du fonctionnement, nous avons eu à faire la comparaison entre
les charges organiques que la STEP reçoit actuellement et ce qu’elle cela devrait ce
recevoir normalement.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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Nombre
d'habiantsParamètres
Concentrati
on de DBO5
en mg o2/L
Charge de
DBO5 en g/j
Charge
correspond
ante à 100
EH
Observations
DBO5 minimale 104 499,20
DBO5 moyenne 218,58 1049,18
DBO5 maximale 366 1756,80
DBO5 minimale 104 1497,60
DBO5 moyenne 218,58 3147,55
DBO5 maximale 366 5270,40
DBO5 minimale 104 2496,00
DBO5 moyenne 218,58 5245,92
DBO5 maximale 366 8784,00
100
300
500
6000
Sous charge
Sous charge plus proche de
la charge attendue par le
dimensionnement
Charge attendue du marché
atteinte
Tableau 15 : Comparaison des paramètres de pollution
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En considérant que la concentration en DBO5 soit constante et égale à la
concentration moyenne, le nombre d’habitants correspondant à la charge
équivalente à 100 EH est :
soit
571 vendeuses. Si pour 300 postes on avait 571 EH alors un poste induirait 1,
9 EH. Le dimensionnement étant fait en considérant qu’un poste produit
1/3 EH, on peut conclure que même si chaque poste libérait 1,9 EH, la STEP
fonctionnerait toujours bien, ce qui implique que même avec une densification
des activités au niveau du marché, la STEP est à même d’assurer le traitement
voulu.
Les charges obtenues ont été calculées en utilisant la formule :
Avec le paramètre considéré et Np le nombre de populations considéré.
Ces résultats montrent qu’elle ne reçoit que les 1/40 des charges prévues
pour le dimensionnement. Aussi il faut dire que l’effluent arrivant à la station
présente bien les caractéristiques d’un effluent urbain.
Dans notre interprétation nous n’avions pas parlé des bassins facultatifs et
de maturation. Il faut donc dire à ce niveau que les résultats d’analyses obtenus
pour ces bassins ne sont pas représentatifs parce que nous n’avions eu que de l’eau
de pluie dans ces bassins comme nous l’avions signalé plus haut [paragraphe 1
chapitre trois Etats des lieux]. Pour le dimensionnement qui a été fait, la STEP
devrait recevoir une charge de 700 EH mais puisque les ménages ne sont plus
raccordés, elle ne reçoit que 100 EH. Mais l’autre problème est que durant toute
notre période de prélèvement nous n’avons pas pu remplir le premier bassin pour
pouvoir en envoyer dans les autres bassins. Cet état des choses est lié au fait que le
marché n’avait pas commencé par envoyer ses effluents, et quant bien qu’il ait
commencé après, la quantité n’était pas aussi importante pour vite remplir le
bassin.
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 79
II.2. SUGGESTIONS
A l’endroit des autorités en charge de la santé publique et de
l’environnement
Penser à la création d’un laboratoire à la STEP,
Penser à la caractérisation des eaux de quelques vidangeurs de
fosses septiques de l’arrondissement pour qu’ils apportent leurs
effluents à traiter en attendant les financements pour raccorder les
ménages prévus,
Penser à la réalisation d’une STEP dans les communes les plus
peuplées du Benin,
Qu’un calendrier en terme de suivie vis-à-vis de la maintenance de
la STEP de Tokpa-Zoungo soit respecté,
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
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CONCLUSION
La mise en place d’une station d’épuration à lagunage naturel ou à
microphyte pour la protection de l’environnement et des milieux aquatique est
désormais reconnue dans la plupart des PED du fait de son faible coût de réalisation et
d’exploitation. Parmi les filières de traitement mises en place, pour le traitement des
eaux usées des petites collectivités, celui du lagunage est le mieux adopté dans les
PED à cause de son rendement. Mais pour le cas de Tokpa-Zoungo, nous avons eu à
calculer seulement l’abattement au niveau du bassin anaérobie ce qui s’avère être
promettant. Toutefois, les résultats issus des analyses nous permettent d’apprécier le
fonctionnement des bassins tampons et anaérobies. Aussi le rapport DCO/DBO5
calculé montre une bonne bio dégradabilité de l’effluent pour le traitement dans le
bassin facultatif et le bassin de maturation. Il faudra d’autres recherches d’étude sur
la mesure des paramètres de pollution surtout quand les trois bassins seront remplis
à savoir ; la DBO, la DCO, les MES, l’azote et la phosphore. Pour pouvoir
s’assurer que cette STEP respecte les normes de rejet prévues.
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ANNEXES
Jours du
pompage
Heures du
démarrage Heures d’arrêt
Nombres de
pompage
19/12/12 8h45 10
h05 1
er fois
20/12/12 07H40 08
H20 1
er fois
21/12/12 07H25 07
H35 1
er fois
22/12/12 08H27 08
H37 1
er fois
23/12/12 10H35 10
H45 1
er fois
24/12/12 11H35 11
H40 1
er fois
25/12/12 07H05 07
H15 1
er fois
26/12/12 10H10 10
H15 1
er fois
27/12/12 09
H35 09
H40
2nd
fois 18
H20 18
H30
28/12/12 07
H10 07
H20
2nd
fois 09
H36 09
H46
29/12/12
08H10 08
H20
2nd
fois 10H20 10
H30
18H10 18
H20
30/12/12 10
H10 10
H20
2nd
fois 12
h10 12
h20
31/12/12
08H20 08
H30
3éme
fois 13H10 13
H20
18H10 18
H20
01/01/13
10H30 10
H40
3éme
fois 14H45 14
H55
18H15 18
H25
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Tableau montrant les jours de pompage.
02/01/13
10H40 10
H50
3éme
fois 15H30 15
H40
18H30 18
H40
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Type de crédit
Chef Equipement DSM
Crédit Eau
Crédit Latrine
Objet
Acquisition de matériels
et équipements :
-Tricycle motorisé
- Charrette à traction
humaine et asine
-Autres équipements
d’assainissement
Matériel de
branchement
individuel de la SONEB
Ouvrage d’assainissement :
-Latrine San plat
-Latrine de type Mozambique
Niveau de l’offre
de crédit ≤ 1 000 000 F CFA ≤ 200 000 F CFA ≥ 200 000 F CFA et ≤400 000 F CFA
Bénéficiaires
potentiels
Structure de pré collecte
de DSM
Propriétaires de maison
et/ou chefs ménage
Propriétaires de maison et/ou Chefs
ménage
Conditions d’accès
- Durée maximale : 48 mois ;
-Avoir exercé l’activité
depuis 03 ans
-Disposer d’un compte
mouvementé dans une IMF
Etre structurée (Lieu de
localisation ; organisation en
entités ; outils de gestion ;
Etc.) ;
-Avoir au moins 04
employés
-Durée maximale : 18
mois ;
-Disposer d’une fiche
de paie ou d’un titre de
revenu
-Etre abonné au système
de pré collecte des DSM
-Disposer d’une latrine
-Etre de bonne moralité
-Durée maximale : 24 mois ;
-Justifier d’une expérience préalable de
gestion de crédit
- Disposer d’un compte mouvementé
dans une IMF
-Etre en activité
-Etre de bonne moralité
Structure de mise
en place et de
recouvrement
DCAM Bethesda
-Mise en œuvre d’un sous
mécanisme de tontine-
épargne ; animé par un agent
recouvreur des structures de
pré collecte
IMF
Domiciliation de l’offre de crédit auprès d’une IMF et
paiement des frais de gestion (3% fixe sur le placement ; 5%
entre 80 à 90% de recouvrement et 7% de 90 à 95%)
ONG DE PRECOLLECTE
(Promotion d’un Système de
tontine/Epargne)
RECOUVREMENT
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Directeur
Assistant
SAGAP SRMF
SEPP SPSE
CREVAD
KANDI
CAFIP
DBM Parakou
URD PFD
Projets en 2013 PAGEP Lokossa
WASH SPA
PAGED 3
CETG BENEAU CISE Sarl
DSM Cotonou
DBM Cotonou
DSM-DBM Porto-Novo
UGR
PHABEP 2
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DIRECTEUR
SECRETAIRE PARTICULIER
DU DIRECTEUR
COMPTABLE
CHEF SERVICE COOPERATION ET
INSERTION PROFESSIONNELLE
REGISTRAIRE
RESPONSABLE DE LA SALLE
DE LECTURES, COURS ET DU
LABORATOIRES
DIRECTEUR ADJOINT
CHEF DEPARTEMENT
SECRETAIRES
GARDIENS ET
AGENTS
D’ENTRETIENTS
CHAUFFEURS
Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo
Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 87
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