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Traitement des eaux uses urbaines

MST : IngnIerIe et gestIon de lenvIronnement en Milieu Industriel

UNIVERSITE ABDELMALEK ESSAADI

FACULTE DES SCIENCES et techniques

Tanger

Ralis par : Encadr par :

- AIT-OUAACHA Sad - AMRANY ABDELMAJID - OUMENA HATIM

- Pr .R.LAKHMIRI

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Introduction gnrale

I. Les Caractristiques physicochimiques des eaux uses urbaines .4

1- Introduction..4

2- la demande biochimique en oxygne ..5

3- la demande chimique en oxygne 7

4- les nitrites ..8

5- les composs phosphors...10

II. les caractristiques organoleptiques des eaux uses urbaines 13

1- la couleur...13

2- lodeur..13

3- les matires en suspension.....14

4- Tempratures....17

5- La conductivit...18

6- Potentiel hydrogne ....21

7- la turbidit....22

III. les diffrents traitements des eaux uses urbaines .27

1- introduction.27

2- le prtraitement ....27

3- le traitement primaire..34

4- traitement secondaire....35

Conclusion

Bibliographie

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INTRODUCTION GENERALE

Les eaux uses, aussi appeles eaux pollues sont constitues de 1toutes les

eaux de nature contaminer les milieux dans lesquelles elles sont dverses.

Ces eaux sont gnralement formes du sous-produit d'une utilisation humaine,

soit domestique, soit industrielle, d'o lusage du terme d"eaux uses".

Les eaux uses sont des eaux altres par les activits humaines la suite dun usage domestique, industriel, artisanal, agricole ou autre. Elles sont considres

comme pollues et doivent tre traites.

Elles peuvent tre parfois qualifies d'eaux grises lorsquil s'agit d'eaux peu charges en matires polluantes par exemple des eaux d'origine domestique,

rsultant du lavage de la vaisselle, des mains, des bains ou des douches. On parle

d'eaux noires lorsquelles contiennent diverses substances plus polluantes ou plus difficiles liminer tels que des matires fcales, des produits cosmtiques, ou

tout type de sous-produit industriel mlang l'eau.

Il peut galement s'agir d'eau d'coulement de surfaces impermables : ainsi les

eaux de ruissellement des parcs de stationnement sont considres comme des

eaux uses par la prsence de divers polluants comme les hydrocarbures ou les

poussires d'usure des pneumatiques.

Dans la plupart des pays et en particulier dans les milieux urbaniss, les eaux

uses sont collectes et achemines par un rseau d'gout (ou rseau

d'assainissement), soit jusqu une station de traitement, soit jusqu un site autonome de traitement.

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I. Caractristiques physico-chimiques des eaux rsiduaires

1- Introduction

la mesure de la qualit des eaux est base que Quatre types danalyse :

Les analyses physico-chimiques

Les analyses bactriologiques

La recherche de certains micropolluants

Les analyses biologiques

Les paramtres analyser peuvent tre classs en deux catgories :

Des indicateurs globaux de qualit : la temprature, loxygne dissous et

le pourcentage de saturation en oxygne ,le ph la conductivit, les

MES, la DBO, la DCO, le carbone organique total

Des polluants spcifiques : lion ammonium, les nitrates, les nitrites, les

phosphores.

La caractrisation des eaux permet l'valuation quantitative et qualitative des eaux uses afin de le bien

connatre pour faire le bon choix du systme de

traitement et son valuation vers la suite.

Pour la caractrisation quantitative, elle concerne

le dbit et la quantit des eaux uses rejetes par une

population par jour.

En ce qui concerne la caractrisation qualitative,

on s'intresse la composition de l'eau en matires en

suspension, matires dcantables, la demande

biologique en oxygne, la demande chimique en

oxygne et le teneur en nutriments (azote et

phosphore).

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2- Dtermination de la demande biochimique en oxygne (DBO) 1- Dfinition :

La DBO ou demande biochimique en oxygne est la quantit d'oxygne

ncessaire la destruction ou la dgradation des matires organiques d'une eau

par les micro-organismes du milieu.

Ce paramtre est utilisable soit pour quantifier la charge polluante organique

de l'eau, soit pour valuer l'impact d'un rejet sur le milieu naturel (toute matire

organique biodgradable rejete va entraner une consommation d'oxygne au

cours des procds d'autopuration), soit pour valuer l'intensit du traitement

ncessaire l'puration d'un rejet par un procd biologique.

Les valeurs de DBO mesures dans l'industrie peuvent tre trs faibles pour

des eaux rsiduaires peu biodgradables et aller jusqu' plusieurs grammes par

litre dans des secteurs comme l'agro-alimentaire.

2- Principe de la mthode instrumentale La consommation en oxygne du milieu tudi est immdiatement

compense par apport d'oxygne pur, l'anhydride carbonique tant limin. La

mesure de la quantit d'oxygne par rapport au temps correspond a la demande

biochimique en oxygne du milieu dans les conditions donnes.

3- Matriel

L'appareil est form d'un rcipient inactinique de 600 ml environ, contenant

un pige anhydride carbonique constitu d'une coupelle garnie de substance

absorbante, imprgne d'une solution concentre de soude; le rcipient est lui mme plong dans un bain thermo stat 20C dispos sur un agitateur

magntique et reli d'une part, un manomtre diffrentiel sensible et d'autre

part, une pompe doseuse pristaltique ou piston par l'intermdiaire d'une

vanne. La pompe doseuse est alimente par un rservoir dformable d'oxygne

pur et relie un enregistreur. L'appareil comporte 8 postes de mesure relis

une mme enregistreuse multivoie.

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Lappareil est form dun rcipient inactinique, contenant un pige

anhydrique carbonique constitu dune coupelle garnie de substance absorbante,

imprgne dune solution concentre de soude, le rcipient est reli une colonne

de mercure et est dispos sur un agitateur. Lappareil comporte 6 postes. Le

dispositif de DBO permet de choisir entre 4 chelles avec une valeur maximale

de : 90, 250, 600, et 1000. Ces valeurs de DBO sont exprimes en mg de /l.

Ds que lenceinte de mesure est en dpression par rapport latmosphre le

niveau de mercure augmente au niveau des colonnes de mercure traduisant ainsi

une diminution de la quantit doxygne consomme pendant la priode du test

permet de tracer la courbe de la consommation doxygne en fonction du temps.

Dispositif de mesure de la Demande Biochimique de

lOxygne.

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Lorsque les bactries dgradent la matire organique, elles consomment

l'oxygne et dgagent le CO2, ce dernier sera pig par le KOH ce qui va

produire une dpression l'intrieur des flacons et donc la mont du mercure

dans le tube, la valeur lue correspond la quantit d'oxygne utilise par les

bactries

La pollution des eaux par des matires organiques entrane la diminution de la

teneur en oxygne dissous .Cette diminution est due la dcomposition de la

matire organique par les bactries. Loxygne dissous tant consomm, il ne reste place que pour la dgradation anarobie, qui libre des gaz toxiques ce qui

provoque la mort des habitats de cours d'eau pollu.

KOH

0

Hg

Agitation

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3- Dtermination de la demande chimique en oxygne (DCO)

1- Dfinition :

La demande chimique en oxygne (DCO) est la mesure de la quantit

d'oxygne requise pour oxyder la matire organique et inorganique oxydable

contenue dans un chantillon.

Le potentiel doxydation dun oxydant chimique dcompos par les substances

rductrices contenues dans lchantillon examin. Cette mthode permet de doser

des composs susceptibles de dpuiser loxygne dissous dun milieu rcepteur.

A lissue de la raction chimique, les composs prsents sont des tats

doxydation proche de ce quils seraient aprs stabilisation dans le milieu naturel.

La DCO intresse indiffremment les substances minrales et organiques.

Une grande quantit de Demande Chimique en Oxygne c'est--dire, une grande

quantit de matire organique dans les eaux, provoque une consomption

excessive doxygne dans les eaux rceptrices qui peut causer la mort aux

organismes vivants aquatiques qui dpendent de cet oxygne pour vivre. Il

produit aussi des diverses raction anoxiques qui dpendent de cet oxygne qui

forment divers composs toxiques et malodorants comme par exemple lacide

sulfhydrique.

Remarques

Le rapport DCO/DBO permet destimer la quantit de matires non

biodgradable considre. Ce rapport prsente donc une grande importance

dans lvacuation des problmes de la pollution des eaux par ces matires.

Un rapport lev indique que le sujet dune telle eau dans lenvironnement

aurait dimportance consquences cologiques.

- DCO/DBO 2 matire organique biodgradable.

- 2 5 matire organique moyennement biodgradable

- DCO/DBO matire organique non biodgradable

La relation empirique reliant la DBO et la DCO permet de dterminer la

quantit de matire oxydable MO se trouvant dans leau :

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4- les nitrites

Dfinition de nitrite :

Les nitrates sont trs peu stables et par consquent trs peu prsents dans les eaux souterraines sauf en cas d'une pollution da surface proche .les nitrites sont des bons indices de contamination organique et bactriologique.

La prsence de nitrite peut engendrer celle de nitrates et vice versa selon

l'oxygne du milieu. Les nitrites provoquent la mort des organismes vivants et les nitrates contribuent l'eutrophisation, qui engendre l'asphyxie des milieux.

Les nitrites sont aussi forms par dgradation de la matire azote

mais sont rapidement transforms en nitrates dans les sources deau potable. Alors les nitrates et les nitrites ont des consquences nfastes dans les milieux aquatiques. En quantit importante, les nitrites provoquent la mort des organismes vivants.

2- Cycle dAzote

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Dsigne le cycle biogochimique de lazote qui dcrit la succession des modifications subies par les diffrentes formes de l'azote (azote gazeux, nitrate,

nitrite, ammoniac, azote organique (protines)). Ce cycle comporte six processus :

la fixation d'azote gazeux (N2): rduction enzymatique de N2 (azote

molculaire) en azote ammoniacal, ou ammoniac (NH3) par des bactries

libres ou symbiotiques,

lassimilation/immobilisation: conversion de lazote inorganique en formes organiques, puis finalement en biomasse

Anammox (anaerobic ammonium oxidation, oxydation anarobie de

lammonium) en absence doxygne, conversion de lammonium et de nitrites en nitrates.

lammonification : la production d'ammonium ou d'ammoniac du fait d'une activit biologique, partir de matire organique en dcomposition,

la nitrification : transformation d'ions ammonium/ammoniac en nitrites

puis en nitrates par des bactries dites nitrifiantes,

la dnitrification : rduction des nitrates en oxyde nitreux puis en azote

gazeux grce des bactries dites dnitrifiantes.

Principe de la mthode au ractif de Zambelli

L'acide sulfanilique en milieu chlorhydrique, en prsence d'ion ammonium et de phnol forme avec les ions NO2- un complexe color jaune dont l'intensit est proportionnelle la concentration en nitrites.

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5- les composs phosphors

1-Dfinition de Phosphore:

Le phosphore peut exister dans les eaux sous plusieurs formes. Les composs phosphors sont responsables de l'eutrophisation qui est considr comme une pollution nutritionnelle. Contrairement a l'azote qui se volatilise le phosphore reste prsent mme s'il change de support. Ces rserves y compris en milieu aquatique entretiennent le potentiel d'eutrophisation. Mme s'il y a une rduction la source de l'usage des composs phosphors, il reste quand mme le risque d'un re-largage dans le milieu, vritable bombe retardement, celui-ci est appel l'effet retard.

2- Principe du dosage des ortho phosphates par colorimtrie

En milieu acide et en prsence de molybdate d'ammonium, les ortho

phosphates donnent un complexe photophomolybdique qui, rduit par l'acide ascorbique, dveloppe une coloration bleue susceptible d'un dosage colorimtrique .certains formes organiques peuvent tre hydrolyses au cours de l'tablissement de la coloration et donner des ortho phosphates, le dveloppement de la coloration est acclr par l'utilisation d'un catalyseur, l'mtique, tartrate double d'antimoine et de potassium. La sensibilit de la mthode est augmente en extrayant la coloration bleue par un solvant.

le phosphore (P) est important pour la Vie puisquil est essentiel { la

fabrication des acides nucliques ARN et ADN. On le retrouve aussi dans le

squelette des organismes sous forme de PO4. Dans la Terre primitive, tout

le phosphore se trouvait dans les roches ignes. Cest par laltration

superficielle de ces dernires sur les continents que le phosphore a t

progressivement transfr vers les ocans. On a calcul quil a fallu plus de

3 Ga (milliards dannes) pour saturer les ocans par rapport au minral

apatite [Ca5(PO4)3OH], un phosphate.

Le cycle du phosphore est unique parmi les cycles biogochimiques

majeurs: il ne possde pas de composante gazeuse, du moins en quantit

significative, et par consquent naffecte pratiquement pas latmosphre.

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Il se distingue aussi des autres cycles par le fait que le transfert de

phosphore (P) dun rservoir { un autre nest pas contrl par des ractions

microbiennes, comme cest le cas par exemple pour lazote.

Un excs du phosphore et de ses algues peut provoquer :

une baisse de loxygne et augmentation de NH3 ET CH4

une augmentation de lacidit

une prsence accrue de dinoflagells (algues toxiques)

un colmatage des fonds

une variation jour/nuit des taux doxygne

une baisse de la quantit deau brute

une baisse de la valeur esthtique et du potentiel ludique de leau

3- Le cycle du phosphore

Le cycle du phosphore est unique parmi les cycles biogochimiques majeurs car il ne possde pas de composante gazeuse. Par consquent, il naffecte pratiquement pas latmosphre. En milieu terrestre, le phosphore est, le plus souvent, sous forme de phosphate cest--dire un atome de phosphore entour de quatre atomes doxygne (PO4). Sous cette forme, nous le retrouvons comme un des composants du squelette des tres vivants mais aussi des dents des vertbrs. Pour ainsi dire, toutes les formes de vie ont besoin du phosphore car il est important pour la vie. En effet, il est essentiel la fabrication de nombreuses molcules, comme les protines et les acides nucliques : ARN et ADN

4- Principe du dosage des ortho phosphates par colorimtrie

En milieu acide et en prsence de molybdate d'ammonium, les ortho phosphates

donnent un complexe photophomolybdique qui, rduit par l'acide ascorbique,

dveloppe une coloration bleue susceptible d'un dosage colorimtrique .certains

formes organiques peuvent tre hydrolyses au cours de l'tablissement de la

coloration et donner des ortho phosphates, le dveloppement de la coloration est

acclr par l'utilisation d'un catalyseur, l'mtique, tartrate double d'antimoine et

de potassium. La sensibilit de la mthode est augmente en extrayant la

coloration bleue par un solvant.

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II- Les caractristiques organoleptiques des eaux uses

Les paramtres physiques sont ainsi appels parce quils sont dtectables par le sens physiques du corps humain. De ce fait ils permettent de caractriser arbitrairement mais facilement les eaux uses. Parmi ces paramtres en note :

La couleur, Lodeur, La Temprature, Le Potentiel hydrique Les Matires en suspension, La Conductivit, La Turbidit.

1- La couleur

La coloration est un paramtre essentiel de la pollution esthtique. Une eau use domestique devrait normalement paraitre dune couleur gristre. Par contre, plus cet eau vieillit dans le rseau dgout, plus elle tend vers le noir. Ce changement de couleur est du lactivit bactrienne, qui consomment tous loxygne pour produire finalement des sulfures dhydrogne en phase anarobie ; ce moment on dit que leau devient septique.

Il est noter que lapport dun effluent industriel dans un rseau dgout peut parfois en fausser la couleur

2- Lodeur

Lodeur dune eau use accompagne gnralement la couleur de celle-ci. Plus la couleur est fonce plus lodeur est forte et dsirable. Celle-ci est habituellement cause par la prsence de sulfure dhydrogne produit par des bactries dcomposant la matire sous la prsence doxygne.

Une eau fraiche devrait normalement avoir une odeur peut prononce et lgrement dsirable, sans toutefois tre agressive.

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On distingue gnralement deux types dodeurs :

Odeurs gnrales : Mtallique : eau profonde contenant de fer. Odeur de tourbe : eau marcageuse. Moisi-pourri : eau sale. Odeur de poisson : eau ocanique et de culture piscicole.

Odeurs chimiques : On parle des eaux pollue dhydrogne sulfur, dhuiles minrales, dammoniac (NH4OH), de chlore, de savon,

3- Matires en suspension (MES)

Les matires en suspension (MES) sont des particules solides inertes ou vivantes de petite taille qui ont la possibilit de se maintenir un certain temps entre deux eaux, ces matires peuvent changer la coloration et la turbidit de leau.

Les matires en suspension (MES) exprimes en mg par litre. Ce sont les matires non dissoutes contenues dans leau. Elles comportent la fois des lments minraux et organiques. Les matires en suspension (MES) constituent lensemble des particules minrales et/ou organiques prsentes dans une eau naturelle ou pollue. Elles peuvent tre composes de particules de sable, de terre et de sdiment arraches par lrosion, dtres vivants planctoniques (notamment les algues). Elles correspondent la concentration en lments non dissous dun chantillon.

Les matires en suspensions sont l'origine de la turbidit de l'eau et c'est eux qui causent la couleur apparente. Gnralement elles comprennent des particules dont la taille est suprieure 0,45m.

MES

Particule minrales (argile, limon.)

Dbris organiques en dcomposition

Micro-organismes :(zooplancton, bactries)

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Taille des matires solides :

Matires dissoutes : d< 10-3m. Matires collodales : 10-3

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Principe:

La quantit de matire en suspension totale (MEST) se mesure par filtration de 10ml deau et pesage des rsidus schs 105C pendant 1h30mn. Le rsultat sexprime en mg/l. Les MVS (matires volatiles en suspension), reprsentent la partie organique (donc biodgradable) des matires en suspension.

Appareillage

Equipement de filtration.

Filtres en microfibres de verre;

Fioles jauges ou prouvettes gradues ;

MES (proportions importantes)

Maladies chez les poissons

Asphyxie du milieu

Rduction de possibilit de

dveloppement des vgtaux

Rduction de degr de luminosit

de milieu.

Rduction de lactivit photosynthtique

Appauvrissement en oxygne dissous

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CMES= (M1-M0)/V

Mode opratoire

Peser la membrane et noter sa masse vide M0 ; Placer la membrane sur la rampe de filtration ; Bien agiter lchantillon ; Prlever un volume V de lchantillon et le transvider sur la membrane ; Procder la filtration. Rcuprer la membrane aprs la filtration, puis la placer dans une tuve 105C

pendant 1h30 mn pour enlever lexcs deau.

Peser de nouveau la membrane, aprs schage, puis noter sa masse M1.

Calcul des matires en suspension Le rapport entre la diffrence des masses et le volume filtr donne la concentration de matires en suspension dans lchantillon. On applique la formule suivante :

C MES: concentration des MES en mg/l ; M0 : masse de la membrane avant filtration ; M1 : masse de la membrane aprs filtration ; V : volume dchantillon filtr.

4- Temprature

La temprature de leau influe sur beaucoup dautres paramtres. Cest en premier lieu le cas pour loxygne dissous indispensable la vie aquatique : Plus la temprature de leau slve, plus la quantit doxygne dissous diminue. Une temprature trop leve des eaux dune rivire peut donc aboutir des situations dramatiques de manque doxygne dissoute pouvant entraner : la disparition de certaines espces, la rduction de lauto puration, laccumulation de dpts nausabonds (odeurs), la croissance acclre des vgtaux (dont les algues).

Lorsqu elle est leve la temprature saccompagne dune modification de la densit, dune rduction de la viscosit, dune augmentation de la tension de vapeur saturante la surface, dune diminution de la solubilit des gaz. Laugmentation de la temprature favorise aussi lauto puration et accrot la vitesse de sdimentation, ce qui peut prsenter un intrt dans les stations dpuration. Les lvations de temprature peuvent tre nuisibles pour les poissons, favoriser la mortalit de certaines espces et le dveloppement dautres. En raison des variations de certains paramtres de leau avec la temprature (oxygne dissous, conductivit,..) les analyses normalises sont effectues sur des chantillons deau 20 C. La temprature doit tre mesure in situ. Les appareils de mesure de la conductivit ou du pH possdent gnralement un thermomtre intgr.

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Conductivit lectrique des eaux uses urbain

La conductivit mesure la capacit de l'eau conduire le courant entre deux lectrodes. La plupart des matires dissoutes dans l'eau se trouvent sous forme d'ions chargs lectriquement. La mesure de la conductivit permet donc d'apprcier la quantit de sels dissous dans l'eau. Elle est relie la concentration et la nature des substances dissoutes. En gnral, les sels minraux sont de bons conducteurs par opposition la matire organique et collodale, qui conduit peu. Par consquent, dans le cas des eaux uses fortement charges en matire organique, la conductivit ne donnera pas forcment une ide immdiate de la charge du milieu. Dans les autres cas, elle permet d'valuer rapidement le degr de minralisation d'une eau et d'estimer le volume d'chantillon ncessaire pour certaines dterminations chimiques. La conductivit est galement fonction de la temprature de l'eau : elle est plus importante lorsque la temprature augmente. Appareillage :

Conductivimtre avec une cellule pour mesurer la conductivit. Thermomtre ou sonde de temprature.

Principe :

La mesure en S/cm ou mS/cm (Siemens par cm) de la conductivit lectrique dune eau seffectue laide dun conductimtre. Celui-ci mesure le passage de llectricit entre deux lectrodes plonges dans leau. La mesure seffectuer 20 C ou avec un conductimtre avec compensateur automatique de temprature.

Si leau trs pure est un isolant qui oppose une grande rsistance au passage de llectricit, il nen est plus de mme lorsquelle est charge en sels minraux dorigine naturelle (calcium, magnsium, sodium, potassium) et aussi ...en polluants. La mesure de la conductivit donne une bonne apprciation des matires en solution dans leau.

Lappareil de mesure applique une tension lectrique la solution mesurer. Un courant lectrique circule en fonction de la conductivit.

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La conductivit d'une solution est la mesure de la capacit des ions transporter le courant lectrique. Ce passage du courant lectrique s'effectue par la migration des ions dans un champ lectrique produit par un courant alternatif. Un courant alternatif est utilis afin d'attnuer la perturbation due la polarisation des lectrodes rsultant du passage d'un courant lectrique. Les lectrolytes peuvent tre considrs comme des conducteurs mtalliques, et ils obissent la Loi de Ohm. En appliquant une force lectromotrice constante entre les lectrodes, la variation de l'intensit de courant est inversement proportionnelle la rsistance de la solution. La conductivit d'une solution dpend de la concentration des ions prsents et de leur vitesse de migration sous l'influence de la force lectromotrice applique. Plus l'lectrolyte est dilue, plus la conductivit diminue, car il y a moins d'ions par volume de solution pour assurer le transport du courant. Mode opratoire :

Prendre deux aliquotes de chaque chantillon. Plonger la cellule de conductivit et la sonde de temprature dans (le premier aliquote est utilis pour rincer l'lectrode).

Noter la temprature laquelle la lecture est prise si le conductivimtre ne corrige pas la conductivit en fonction de la temprature.

Pour vrifier le bon fonctionnement du conductivimtre et de l'lectrode, utiliser une solution de KCl 0,010M .La conductivit mesure devrait tre 1 409 50 S/cm.

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Calcul et mesure de la conductivit :

La conductivit d'une solution est dfinie comme l'inverse de la rsistance d'un volume de 1,0 cm3 de solution. Sa mesure s'effectue par l'utilisation d'une cellule de conductivit couple un conductivimtre et la conductivit s'exprime en S/cm.

Si le conductivimtre possde une sonde de temprature qui corrige la conductivit 25 C, les rsultats sont lus directement sur le cadran et sont exprims en S/cm.

Si le conductivimtre ne corrige pas la conductivit 25 C, la conductivit lue est corrige 25 C laide de lquation suivante :

A = (B x F) Avec : A : conductivit de l'chantillon ( S/cm); B : lecture du conductivimtre (S/cm); F : facteur de correction due la temprature. Le facteur F est dtermin laide de lquation suivante :

Avec : F : facteur de correction; T : temprature de lchantillon. Un exemple du facteur F est donn dans le tableau suivant: Tableau2 : facteurs de correction sur les tempratures :

Temprature (C) Facteur (F) Temprature (C) Facteur(F) 20 1 ,10 24 1,02

21 1,08 25 1,00

22 1,06 26 0,98

23 1,04 27 0,96

Le tableau ci aprs tablit une relation entre le degr de la minralisation et la conductivit selon la rglementation franaise :

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Tableau3 : relation entre la conductivit et la minralisation des eaux :

Potentiel hydrogne (pH)

Le pH (potentiel Hydrogne) mesure la concentration en ions H+ de l'eau. Il traduit ainsi la balance entre acide et base sur une chelle de 0 14, 7 tant le pH de neutralit. Ce paramtre caractrise un grand nombre d'quilibre physico-chimique et dpend de facteurs multiples, dont l'origine de l'eau. Ce paramtre donne le degr dacidit ou dalcalinit dune eau. Leau des cours deaux avoisine en gnral la neutralit reprsente par un pH de 7. Le pH doit tre compris entre 6 et 9 pour permettre la vie aquatique. Le pH caractrise la concentration d'une eau ou d'une solution aqueuse en ions hydronium (H30+). Plus simplement, il mesure l'acidit ou l'alcalinit d'une eau. Le pH des eaux naturelles est li la nature gologique des terrains traverss. En rgions granitiques (comme c'est le cas en Auvergne) ou schisteuses, en zones de tourbires ou forestires, les eaux ont un pH acide (< 7). En rgions calcaires, les eaux ont un pH basique (> 7). Le pH n'a pas d'effet direct sur la sant mais il prsente certains inconvnients. La valeur de PH altre la croissance et la reproduction des microorganismes existant dans une eau, la plupart des bactries peuvent croitre dans une gamme de pH comprise entre 5 et 9, loptimum est situ entre 6,5 et 8,5, des valeurs de pH inferieures 5 ou suprieures 8,5 affectent la croissance et la survie des microorganismes aquatiques. Le pH doit tre imprativement mesur sur le terrain l'aide d'un pH-mtre ou par colorimtrie.

Conductivit (S/cm) Minralisation en

mg/L Type de

minralisation 0

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Tableau4 : classification des eaux d'aprs leur pH

pH < 5 Acidit forte => prsence d'acides minraux ou organiques dans les eaux naturelles

pH = 7 pH neutre

7 < pH < 8 Neutralit approche => majorit des eaux de surface

5,5 < pH < 8 Majorit des eaux souterraines

pH = 8 Alcalinit forte, vaporation intense

Turbidit des eaux uses urbain

Une eau turbide est une eau trouble. Cette caractristique vient de la teneur de leau en particules en suspension, associes au transport de leau. Au cours de ce parcours, leau se charge de quantits normes de particules, qui troublent leau. Les matires, mles leau, sont de natures trs diverses : matires dorigine minrale (argile, limon, sable...), micro particules, microorganismes. La turbidit joue un rle trs important dans les traitements deau. En effet :

Elle indique une probabilit plus grande de prsence dlments pathognes.

La turbidit perturbe la dsinfection. Le traitement par ultraviolets est inefficace et le traitement par le chlore perd son efficacit ;

La matire organique associe la turbidit favorise la formation de biofilms dans le rseau et par consquent, le dveloppement de bactries insensibles au chlore notamment.

La turbidit est un paramtre en relation avec le degr de transparence et la propret de l'eau qui dpend de la quantit de matires en suspension qui peuvent tre la consquence d'une possible activit biologique ou simplement la prsence de composs indsirables. Elle se mesure par l'absorption d'un faisceau de lumire passant travers un volume fix d'eau. Pour liminer cette turbidit, divers types de filtres se trouvent sur le march, leur rendement est amlior par l'utilisation de floculant.

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Photo1 : turbidimtre photo2 : cuvette de turbidimtre

Principe de mesure

La mesure de la turbidit permet de prciser les informations visuelles sur l'eau. La turbidit traduit la prsence de particules en suspension dans l'eau (dbris organiques, argiles, organismes microscopiques). Les dsagrments causs par une turbidit auprs des usagers sont relatifs car certaines populations sont habitues consommer une eau plus ou moins trouble et n'apprcient pas les qualits d'une eau trs claire. Cependant une turbidit forte peut permettre des micro-organismes de se fixer sur des particules en suspension. La turbidit se mesure sur le terrain l'aide d'un turbidimtre. La turbidit se mesure par la rflexion dun rayon lumineux dans leau. La turbidit est mesure par un test optique qui dtermine la capacit de rflexion de la lumire (lunit de mesure est le NTU - units nphlomtriques). Lors du passage du rayonnement optique travers un systme dispers, la puissance de rayonnement est rduite, grce aux particules disperses, par transformation en dautres formes dnergie. Cet effet est appel absorption. Le rapport de la puissance de rayonnement pntrant dans la distance mesure et celle en sortant donne la turbidit. La turbidit est un indice de la prsence de particules en suspension dans l'eau. Elle est dtermine l'aide d'un nphlmtre. Cet appareil mesure la lumire disperse par les particules en suspension avec un angle de 90 par rapport au faisceau de lumire incident. La turbidimtrie ou opacimtrie est une variante de la spectromtrie dabsorption. Les lments en suspension dans un liquide absorbent certaines radiations selon une loi voisine de celle de BEER LAMBERT laquelle est rappele ci-dessus :

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Avec : Io = intensit du faisceau incident. It = intensit transmise aprs traverse du liquide. l = paisseur traverse. c = concentration en mole/l. f = coefficient li la longueur donde utilise. La turbidimtrie mesure alors lintensit lumineuse du faisceau transmis aprs traverse du milieu par faisceau de lumire infrarouge travers une cuvette contenant l'chantillon tester. La source de lumire est une DEL infrarouge luminescence leve. Un dtecteur positionn un angle de 90, par rapport au sens de la source de lumire, dtecte la quantit de lumire diffuse par les particules non dissoutes prsentes dans l'chantillon.).

Tableau5 : classes de turbidit usuelles (NTU, nphlomtrie turbidit unit)

NTU < 5 Eau claire

5 < NTU < 30 Eau lgrement trouble

NTU > 50 Eau trouble

NTU La plupart des eaux de surface en Afrique atteignent ce niveau de turbidit

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Principe de mesure de la lumire disperse

Comme le montre la figure ci-dessus, un faisceau lumineux intense est projet travers un chantillon. Ce faisceau de lumire directe est mesur par un dtecteur. La lumire qui est disperse par la prsence des particules dans lchantillon est mesure par dautres dtecteurs ( 90 et/ou 12).

Les signaux issus des faisceaux de lumire directe et disperse sont traits par llectronique. Cette dernire les amplifie et les divise pour fournir la mesure de turbidit.

Turbidit= (signal de la lumire disperse / signal de la lumire directe)

Plus la quantit de particules contenue dans le liquide est importante et plus le signal de la lumire disperse est important. A linverse, lintensit du signal issue de la mesure de la lumire directe dcrot dans ce cas l. Mesure de la lumire disperse 12 Avec ce type de mesure, une petite particule fournit un faible signal de lumire disperse et une grosse particule donne un important signal de lumire disperse. Le rsultat de la mesure est pratiquement indpendant de la taille des particules. La prsence de beaucoup de petite particule produit le mme rsultat quune seule grosse particule, ce qui permet au systme dtre calibr en mg/l (en fonction dune application spcifique).

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Mesure de la lumire disperse 90 Avec ce principe de mesure, les petites particules (0 ,3 Faible fort

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III. Les diffrents types de traitement

1/ Prtraitement :

Introduction

Ltude de nombreuses stations travers le monde montre que le concepteur a

fait peu de cas des installations de prtraitement.

Ces systmes jugs prime abord peut importants sont en fait dune

importance capitale : leur rle ntant pas principalement de traiter leau mais

surtout de protger lquipement contre le sable et les dbits transports par les

gouts.

Dfinition

Le prtraitement consiste en une srie dopration de nature physique ou

mcanique qui permettent dliminer la fraction la plus grossire des particules

entranes par les eaux uses.

Toutes les stations dpuration ne sont pas forcment quipes des trois, seul

le dgrillage est gnralis, les autres sont dessablages et dshuilage.

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Principales filires de prtraitement des eaux uses

Dgrillages :

But :

Le dgrillage reprsente gnralement le premier dispositif de prtraitement.

il a pour rle de sparer et dvacuer les matires volumineux tels que pierres,

chiffons, morceaux de bois, demballageetc susceptibles de nuire lefficacit

des systmes de pompage ou de traitement. Ces dchets sont par la suite

dvacus pour tre incinrs ou dposs en dcharge.

La qualit et la quantit de matires extraites au dgrillage dpendent de lcart

entre les barreaux de la grille.

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On distingue plusieurs types de dgrilleurs, soit :

Prdgrillage : 50 100 mm

Dgrillage moyen : 10 25 mm

Dgrillage fin : 3 10 mm

Principe :

Consiste faire passer les eaux uses o travers une grille (il en

existe plusieurs types) dont les barreaux plus au moins

espaces , retiennent les lments les plus grossiers. Le

tamisage utilisant des grilles de plus faible espacement peut

complter ce prtraitement.

Schma reprsentatif dun dgrilleurs

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Dgrilleurs

DESSABLAGES:

But :

Dans la squence de traitement dune station dpuration, le dessablage suit

immdiatement le dgrillage. Ces deux units de prtraitement peuvent prcder

ou suivre la station de pompage. Son rle consiste enlever des eaux uses les

substances susceptibles duser prmaturment ou de bloquer les units de

traitements subsquentes. et aussi de faon viter :

Protger les pompes et la tuyauterie contre labrasion

Eviter la dposition du sable dans les canaux;

Enlever les particules dont la granulomtrie est suprieure

0,2 mm

viter de perturber les stages de traitement suivants

principe :

En principe, lunit de dessablage est conue pour retenir les sables, graviers,

dbris de verre, de mtaux, cailles doeufs, clats dos, mgots de cigarettes, etc .

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On distingue 3 types de dessableurs :

les dessableurs longitudinal gravitaire

le dessableurs ars

Schma reprsentatif dun dessableur

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Dessableurs

DESHUILAGE-DEGRAISSAGE

But :

Consiste extraire des eaux uses, les graisses et les huiles

o Dshuilage: sparation liquide/liquide

o Dgraissage: sparation solide/liquide

principe :

Sont principe est base sur linjection de fines bulles dair dans le bassin de

dshuilage. Permettant de faire remonter rapidement les graisses en surface. leur

limination se fait ensuite par raclage de la surface. Il est important de limiter au

maximum la quantit de graisse dans les ouvrages en aval pour viter par exemple

un encrassement des ouvrages. Notamment des canalisations. Leur limination

est essentielle galement pour limiter les problmes de rejet de particules

graisseuses.

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Le dessablage et le dshuilage se ralisent le plus souent dans un mme ouvrage:

les sables dcantent au fons de celui-ci tandis que les graisses remontent en

surface.

Deshuileur-dgraisseur

Elment prendre en compte dans le choix dune technique de prtraitement

Toute la chane complte de prtraitement nestpas indispensable. Certains

critres comme la nature des effluents, le types de traitement prvue en aval ou la

taille de la station peuvent permettre de faire lconomie de lun ou lautre de ces

prtraitement ou plutt opter pour une chane complte de prtraitement.

La natures des effluents

S'ils contiennent des matires flottantes,

S'ils contiennent des sables,

S'ils contiennent des huiles ou des graisses.

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La filire de traitement prvue en aval

Avec ou sans dcantation primaire: Si le systme prvoit une dcantation

primaire le dgraissage peut se faire ce niveau.

Epuration biologique: Si l'puration est du type biologique, il est

indispensable de prvoir un prtraitement de dshuilage et dgraissage au

risque de perturber les processus biologiques.

2/ traitement Primaire :

Introduction

Les particules solides en suspension dans leau uses sont entranes par la vitesse

dcoulement et le brassage qui soprent au sein du liquide. Si cette vitesse et ce

brassage viennent tre trs rduit, la plupart des lments solides se dposent.

dans le traitement des eaux uses, la dcantation est une opration par laquelle on

se propose de retirer des eaux toutes las matires solides susceptibles de sa

dposer.

Ce type de traitement est fondamental en matire dpuration. En effet, non

seulement sur le plan technique on obtient des rsultats intressants avec une

limination denviron 60% des matires en suspension et de 40% de la demande

biochimique en oxygne.

Dcantation

Dfinition:

La dcantation est une opration de sparation mcanique, par diffrence de

gravit de phases non miscibles dont lune au moins et liquide.

but:

Les principaux objectifs des bassins de dcantation primaire sont:

Enlves les petites particules solides qui sont disperses en les

faisant floculer en plus grosses particules (MES)

Enlever les matires collodales par labsorption sur des plus

grosses particules (MES)

Enlever les matires flottantes (huiles et graisses)

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principe :

le procd de dcantation sappuie sur la gravit ; elle permet se sparer les

matires solides du liquide. La vitesse dcoulement et le brassage doivent tre

considrablement rduits. Lorsque la vitesse nest plus que de quelques

millimtres la seconde, les matires en suspension peuvent se dposer au fond

du bassin, sou forme de boues en encore flotter la surface.

Dcanteur

3/ traitement Secondaire :

Introduction

Les techniques les plus dveloppes au niveau des stations d'puration urbaines

sont des procds biologiques intensifs.

Le principe de ces procds est de localiser sur des surfaces rduites et

d'intensifier les phnomnes de transformation

et de destruction des matires organiques que l'on peut observer dans le milieu

naturel.

Deux grands types de procds sont utiliss :

_ les lits bactriens et disques biologiques ;

_ les boues actives ;

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Boues Actives

Dfinition:

Se procde utilise lpuration biologique dans le traitement des eaux uss. Cest

un mode dpuration par cultures libres. dans une filire de traitement des eaux.

Le procde de bous actives fait partie des traitement secondaire

but:

Quatre principales utilisations spcifiques du procd boues actives:

limination de la pollution carbone (matires organique)

limination de la pollution azot

Elimination biologique du phosphore

principe :

Le procd boues actives consiste mlanger et agiter des eaux uses brutes avec des boues actives liquides,

bactriologiquement trs actives. La dgradation arobie de la pollution s'effectue

par mlange intime des microorganismes

purateurs et de l'effluent traiter. Ensuite, les phases eaux pures et boues

puratrices sont spares

Boues Actives

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Lits bactriens

Principe :

Les filtres percolateurs sont des lits de pierres concasses ou dun matriel

similaire la surface duquel des eaux uses pralablement dcantes (cest--dire

que seules les fines particules organiques, les solides collodaux et les solides y

parviennent) sont appliques de faon intermittent ou continuelle au moyen de

distributeur. Leffluent est recueille au fond du lit par lintermdiaire dsystme

de drains collecteurs. Lexistence de vides travers le lit percolateur est

essentielle pour le passage des eaux uses et pour assurer une circulation dair

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Lit bactrien

Disque biologiques

BUT

Une autre technique faisant appel aux cultures fixes est constitue par les

disques biologiques tournants.

Les micro-organismes se dveloppent et forment un film biologique purateur la

surface des disques. Les disques tant semi-immergs, leur rotation permet

l'oxygnation de la biomasse fixe.

Principe :

Mme principe que le lit bactrien, mais au lieu de faire circuler leffluent, on fait

tourner le support par rapport leffluent traiter. Il en rsulte

Disques Biologiques

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Conclusion

A l'chelle mondiale, le traitement des eaux uses constitue le premier

enjeu de sant publique :

plus de 4 000 enfants de moins de 5 ans meurent chaque jour de

diarrhes lies labsence de traitement des eaux et au manque

dhygine induit

Les eaux uses sont toutes les eaux charges de diffrents lments

provenant de la population mais aussi des activits commerciales et

industrielles du fait qu'elles ont t utilises pour le lavage ou les toilettes,

qui sont de nature polluer les milieux dans lesquelles elles seront

dverses. C'est pourquoi, dans un souci de respect de ces diffrents

milieux, des traitements sont raliss sur ces effluents par le rseau

d'assainissement urbain.

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Bibliographie

www.safewater.org/PDFS/.../traitement+eaux+usees.pdf

wwwr.wikipedia.org/wiki/Eaux_uses

fr.wikipedia.org/wiki/Traitement_des_eaux_uses

des formations de loffice nationale de leau potable

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