Epuration des eaux usées au Maroc

Situation actuelle et capitalisation

Definition et Objectif de l’épuration :

L’épuration des eaux usées est l’ensemble des techniques permettant

de restituer au milieu naturel après usage, une eau proche de la

qualité de celle qui a été prélevée.

Plusieurs techniques d’épuration peuvent être envisagées à savoir :

Epuration des eaux usées

PROCEDES D’EPURATION DES EAUX USEES

Procédés

Intensifs

Procédés

extensifs

Lits

bactériens

Disques

biologiques

Biofiltration

Cultures fixées

Infiltration percolation

Filtration à écoulement

vertical

Filtration à écoulement

horizontal

Cultures libres

Chenal à haut rendement

Lagunage à macrophyte

Lagunage aéré

Boue activées

Lagunage naturel

1- Il s’agit du système d’épuration le plus utilisé au Maroc :

Presque 99% des stations d’épuration réalisées sont de type lagunage

2- Le lagunage naturel est une recommandation du SDNAL

(Schéma Directeur National d’Assainissement Liquide)

Le SDNAL recommande que le déroulement des études du système

d’épuration devrait être orienté en priorité vers les techniques extensifs et

plus particulièrement vers le lagunage naturel.

3- Il s’agit d’un système qui s’adapte mieux au contexte marocain :

- Climat favorable

- Terrains disponibles pour les petites et moyennes villes

- Très faible utilisation de l’énergie électrique

- Prix de revient dynamique compatible avec les tarifs appliqués

Pourquoi le choix du lagunage naturel ?

Le lagunage naturel

Définition du système d’épuration par lagunage

Une lagune

Peut être définie comme toute dépression naturelle ou artificielle

dans laquelle s’écoulent naturellement les eaux usées brutes ou

décantées.

Son objectif est d’évacuer l’effluent sans altérer la qualité du milieu

récepteur.

Le lagunage naturel

Principe de traitement

L’épuration par lagunage est fondée sur les processus biologiques naturels

de l’autoépuration.

Le traitement biologique dans les bassins se fait naturellement et

principalement par les bactéries et les microalgues.

Les lagunes naturelles sont caractérisées par trois types de bassins :

Bassins anaérobies : (plus profonds) siège d’une décantation et dégradation

dont le rôle principal est l’abattement de la DBO.

Bassins facultatifs : assurent l’abattement de la DBO et des germes pathogènes

Bassins de maturations : (les moins profonds) : dont le rôle essentiel est

l’élimination des germes pathogènes.

Le lagunage naturel

Lieu d’une première phase du traitement

Se sont des bassins qui fonctionnent sous des taux de charge organique

élevés pour maintenir l’état d’anaérobioses (charge surfacique CS > 1000

kg/ha/j).

Leur fonction principale est d’assurer la décantation des matières

organiques dans les boues formées par digestion anaérobies.

Bassins anaérobies :

Le lagunage naturel

Les paramètres de dimensionnement des bassins anaérobies

1- Charge volumique (g/m3/j)

2- Temps de séjour (jours)

3- Profondeur des bassins (m)

4- Rendement épuratoire

Selon Mara : Cv dépend de la température

d’après CEREMHER 1994 :

Cv doit être comprise entre 50 à 300 g/m3/j

Ts (en jour) = Volume (en m3)/ Débit (en m3/j)

D’après CEREMHER 1994 : Ts doit être entre 3 à 5 j

Doit être comprise entre 3 à 4 m

Selon « Mara & Pearson » : Le rendement dépend de

la température :

Le lagunage naturel

Les avantages et inconvenients des bassins anaerobies :

Avantages

Inconvénients

Permet une diminution de 45% de la surface

totale de lagunage

Permet l’épuration d’effluents à charge

organique élevées

Ne nécessite pas une grande emprise foncière

Permet l’élimination de :

- 60% à 45% de DBO5 en fonction de la

température

- 90% des œufs d’Helminthes

- 2 Ulog des coliformes fécaux

Nécessitent un Curage périodique

Sensible au température très basses

Nuisances olfactives (si proche de la population)

Le lagunage naturel

Dans ces bassins on distingue :

Un niveau anaérobie au fond des bassins.

Un niveau d’anoxie où la teneur en oxygène très faible (les bactéries sont du

type facultatif)

Un milieu aérobie en surface, suffisamment oxygéné par la photosynthèse

des algues sous l’effet des rayons solaires ainsi que par la diffusion de

l’oxygène de l’air, sous l’effet du vent notamment.

Bassins facultatif (lagunage aérobie):

C’est une étape qui constitue la phase du traitement secondaire

Le lagunage naturel

CO2

algues

bactéries aérobies

O2 zooplancton

bactéries facultatives

bactéries anaérobies

Sédiment

Milieu liquide

Énergie Solaire

Bassins facultatif (lagunage aérobie):

Le schéma ci-dessous illustre les 3 niveau de traitement au

niveau des bassins facultatifs

Le lagunage naturel

Charge surfacique

(en kg/ha/j)

Temps de séjour

(en jours)

Profondeur des bassins

(en m)

Trois types d’approches peuvent être utilisés :

Par expérience : ( Surface par équivalent habitant)

Modèle empirique : Cs = f ( T )

Modèle cinétique : Ts = f ( C entrante et C sortante)

avec C : Concentration en DBO5 (mg/l).

d’après CEREMHER 1994 :

Cs doit être comprise entre 100 et150 kg/ha/j

durant la période hivernale.

Elle peut atteindre jusqu’à 300 kg/ha/j pour T>25 C.

d’après CEREMHER 1994 :

En moyenne 15 jours (maximum 30 jours)

1,2 à 2 m

Paramètres de dimensionnement des bassins facultatifs

Le lagunage naturel

Avantages

Inconvénients

Ils permettent l’élimination de 35 % à 55 % de DBO

en plus d’ une bonne réduction des coliformes

fécaux et des vers parasites

- nécessitent une surface importante

- nécessitent un curage périodique (3 à 5 ans)

- causent des pertes en eaux importantes par

évaporation.

- Produisent des quantités importantes d’algues

Avantages et inconvénients des bassins facultatifs

Le lagunage naturel

Ce sont des bassins aérobies de faible profondeur

Ils constituent l’étape tertiaire du traitement

Ils sont vivement recommandés lorsqu’il s’agit d’améliorer la qualité

micro biologique de l’effluent

ils permettent également d’affiner la qualité physico-chimique de l’effluent.

Bassins de maturation :

Le lagunage naturel

Les performances épuratoires généralement obtenues par ce procédé sont :

Paramètre Valeur en terme de concentration

Valeur en terme de rendement épuratoire

DBO5

DCO

MES

NK

NGL

PT

CTCF

30 à 60 mg O2/l

75 à 150 mg O2/l

140 mg/l

30 à 35 mg N/l

55 à 60 mg N/l

10 mg p/l

103 à 104 germes/100 ml

80 à 90%

80 à 90%

70%

60 %

25 à 30 %

50 %

3 à 4 U log

Performances épuratoires globales

Capitalisation marocaine en matière de lagunage

(Cas d’étude)

Pour mener cette étude les critères suivants ont été pris en considération :

1- Les stations d’épurations choisies de type lagunage naturel

3- Les stations doivent avoir une durée de vie d’au moins de 2 ans

4- les données d’exploitation doivent être disponibles

Les deux villes choisies sont M’RIRT et AIN TAOUJDATE

2- la filière doit comprendre au moins les bassins anaérobies et facultatifs

STEP AIN TAOUJDATE

Les données de bases qui ont servi pour le dimensionnement de la STEP sont:

Débit moyen des eaux usées : 1 500 m3/j en l’an 2005

Température : 10,5

Concentration en DBO5 : 400 mg/l

Charge polluante : 600 kg/j

Coliformes fécaux : 107/100 ml

Année de dimensionnement : 2005 (1ère tranche)

Évaporation : 1,5 mm/j

Située à environ 250 km au Sud de Rabat

Population d’environ 25 000 habitants

STEP AIN TAOUJDATE

La station est constituée des ouvrages suivants :

STEP AIN TAOUJDATE

Bilan annuel des performances épuratoires de la STEP AIN

TAOUJDATE

La moyenne des valeurs des débits moyens mensuels durant les deux

années d’exploitation 2005 et 2006 reste inférieure au débit nominal de

conception de la station à l’horizon 2005 qui est de 1500 m3/j.

Résultats des mesures quantitatives :

STEP AIN TAOUJDATE

Rendements épuratoires de la STEP durant l’année 2005 en DBO5

les rendements dépendent largement des concentrations en DBO5

Les rendements les plus faibles sont enregistrés pendants les mois les plus froids

STEP AIN TAOUJDATE

Rendements épuratoires de la STEP durant l’année 2005 en MES:

La valeur en MES enregistrée en novembre et qui est de l’ordre de 970 mg/l parait

incompatible avec les concentrations enregistrées la même journée en DBO5 et DCO.

Concernant Les rendements en MES et vu qu’on ne dispose pas d’information à la

sortie des anaérobies, aucun jugement ne peut être avancé vu que les quantités

d’algues produites dans les facultatifs s’ajoutent aux matières en suspension.

STEP AIN TAOUJDATE

Rendements épuratoires de la STEP durant l’année 2006 en DBO5:

les rendements dépendent largement des concentrations en DBO5 essentiellement au

niveau des anaérobies (plus l’eau est concentrée plus le rendement est important)

Les mesures effectuées par le laboratoire ONEP ont été faites sur des échantillons non

filtrés ce qui peut influencer les résultats concernant les rendements des bassins

STEP AIN TAOUJDATE

Rendements épuratoires de la STEP durant l’année 2006 en MES:

Les bassins anaérobies réduisent d’une façon très significative les MES,

cependant la production d’algues dans les bassins facultatif ne permet pas le

respect des normes en MES

STEP M’RIRT

Bilan annuel des performances épuratoires de la STEP M’RIRT

De manière générale, la moyenne des valeurs des débits moyens mensuels

durant l’année 2004 (2135 m3/j ) reste supérieure au débit nominal de

conception de la station à l’horizon 2005 qui est de 1800m3/j.

Résultats des mesures quantitatives :

STEP M’RIRT

Rendements épuratoires de la STEP durant l’année 2004 en DBO5:

Les rendements les plus faibles constatés en mai , juillet , et octobre 2004 sont dus à

la qualité des eaux usées à l’entrée de la STEP en terme de DBO5 (de l’ordre de 220

mg /l).

Il est évident que les bassins anaérobies ne fonctionnent presque pas lorsqu’il

s’agit des eaux avec des concentrations faibles en DBO5.

STEP M’RIRT

Rendements épuratoires de la STEP durant l’année 2004 en MES:

Les rendements en MES sont nettement plus importants à la sortie des

anaérobies qu’en sortie des bassins facultatifs et ce vu la production intense

des algues dans ce type de bassins.

STEP M’RIRT

Rendements épuratoires de la STEP de M’RIRT durant 2004 en

terme de pollution azotée et phosphorée

Rendement

%

Sortie valeur

moyenne

Entrée valeur

moyenne

Paramètres

1618,722,3P total (mg P/l)

991,9101Azote Total (mg N/l)

Pour les paramètres Phosphore et Azote total, les rendements de la station

restent très faibles ( 16% et 9%) ce qui est normal compte tenu que le

système d’épuration n’inclue pas de dénitrification ou déphosphoration.

STEP M’RIRT

Rendements épuratoires de la STEP durant l’année 2004 en

terme des paramètres microbiologiques :

Abattement

Sortie des bassins

anaérobies

Entrée Station

Unité Paramètre

Moyenne FourchettesMoyenne Fourchettes

2Ulog 4,2 105

2,2 103

à 1,7 106

1,5 107

9 105 Ŕ 5 107(germes

/100ml) Coliformes fécaux

100%0017 4 -31 (nbre/l)

Œufs d’helminthes

Les résultats montrent que sur le plan pollution microbiologique :

-- La STEP de M’rirt élimine totalement, par sédimentation, les Œufs

d’helminthes

- La réduction de la charge bactérienne est de seulement 2 unités logarithmiques

ce qui est normal compte tenu que la STEP ne dispose pas d’un niveau de

traitement tertiaire (bassins de maturation)

STEP M’RIRT

Rendements épuratoires de la STEP durant l’année 2005 en DBO5 :

- Les rendements dépendent largement des concentrations en DBO5

- Les rendements les plus faibles sont enregistrés pendants les mois les plus froids.

On constate la même chose que pour la STEP d’Ain Taoujdate

STEP M’RIRT

Rendements épuratoires de la STEP durant l’année 2005 en terme de MES :

la production d’algues dans les bassins facultatif fait que :

- d’une part : on ne peut pas se prononcer sur le rendement réel en terme de MES

- d’autre part : le respect des normes en terme de MES n’est pas atteint.

STEP M’RIRT

Rendements épuratoires de la STEP durant l’année 2006 en DBO5 :

- Les rendements des bassins anaérobies dépendent énormément des

concentrations en DBO5 à l’entrée de la station

- Le rendement des bassins facultatif est presque constant durant toute l’année

- Les échantillons non filtrés rend difficile l’interprétation des rendements.

STEP M’RIRT

Rendements épuratoires de la STEP durant l’année 2006 en MES :

- Les bassins anaérobies réduisent d’une façon significative les MES

- Les bassins facultatifs sont une vraie source de production d’algues et par

conséquent l’augmentation des matières en suspension (MES).

Conclusions

Les conclusions et leçons a capitalisé des résultats d’analyses

précitées sont :

Concernant les bassins anaérobies :

Ces bassins assurent une bonne décantation de la matière en

suspension puisqu’il est relevé un abattement de 52 à 90% des MES qui

sont conformes aux valeurs recommandées (>50%).

Réduisent de manière significative les œufs d’Helminthes par

sédimentation puisque des valeurs d’abattement allant de 63 à 100% ont

été constatées.

Présentent des abattements moyens annuels de la DBO5 et de la DCO

dans les limites minimales recommandées (50 à 60%) sauf pour les

périodes caractérisées par des eaux usées de faibles concentrations

environ 200 mg de DBO5/l.

La réduction des performances de ces bassins est aussi en relation

avec les faibles températures enregistrées dans la région durant la

période hivernale.

Conclusions

Concernant les bassins facultatifs :

Les MES augmentent au niveau de la sortie de ces bassins en

raison du développement algal . Par conséquent les mesures

doivent être faits sur des échantillons filtrés,

La DBO5 et la DCO présentent des abattements d’apparence

faible si on considère les rendements attendus à ce niveau

d’épuration (90% de DBO5 soluble). Mais cet abattement est dû

au développement algal, qui augmente la DBO5 sous forme

particulaire, qui s’ajoute à la DBO5 soluble, et qui est constatée

au niveau des lagunes.

Conclusions

Les bassins facultatifs présentent un abattement de 100% quant à

l’élimination des résidus d’œufs de parasites,

Les coliformes fécaux sont réduits d’environ 1 Unité logarithmique

si on considère le rendement annuel moyen des bassins.

Conclusions

RECOMMNADATIONS

Le bilan du suivi qualitatif et quantitatif des stations d’épuration de M’Rirt

et Ain Taoujdate durant les années 2004, 2005 et 2006 dégage les principales

recommandations suivantes :

les stations présentent de temps en temps des débits moyens journaliers

supérieurs au débit nominal de conception. Il y’a lieu de revoir en phase

d’étude les dotations ainsi que les taux d’accroissement sur des bases

plus réalistes et plus sécuritaires.

les eaux usées brutes entrant aux STEP sont relativement

concentrées par comparaison à la grille établie pour les eaux usées

urbaines marocaines se traduisant par des valeurs particulièrement

élevées des paramètres de DCO, Azote total, phosphore total, Coliformes

Fécaux.

RECOMMNADATIONS

les performances épuratoires minimales exigées, selon la norme

Marocaine vigueur pour la pollution carbonée ne sont pas toujours

atteintes et ce vu que la norme précitée ne précise pas le filtrage ou

non des échantillons.

Par ailleurs, les stations éliminent totalement, par sédimentation, les

Œufs d’Helminthes et réduisent de seulement 2 Unités logarithmiques

la charge bactérienne ce qui est normal du fait que les STEP ne disposent

pas d’un niveau de traitement tertiaire (bassins de maturation).

Les rendements des stations en termes d’abattement de la pollution

carbonée (DBO5 et DCO) sont faibles par comparaison à ceux fixés

dans les études des stations. ).

RECOMMNADATIONS

Le fonctionnement des bassins anaérobies est fortement

influencé par la concentration des eaux usées brutes à l’entrée des

stations. des études des scénarios avec hypothèse de

concentrations faibles en matière de pollution carboné doivent être

envisagés.

Par ailleurs, il est recommandé de point de vue conception :

Augmenter la fréquence d’analyse pour la caractérisation des

eaux usées au cours de la phase étude et ce pour maîtriser la qualité

des eaux brutes qui est la base de dimensionnement des ouvrages. .

Choisir les sites d’épuration avec respect d’une distance minimale

d’au moins 1,5 Km du périmètre urbain et ce pour éviter les nuisances

(cas de M’rirt ).

RECOMMNADATIONS

Concernant les mesures constructives, il est vivement recommandé

ce qui suit :

Prévoir une double entrée pour l’alimentation des bassins

anaérobies pour éviter la création des zones mortes au niveau de

ces derniers.

Prévoir déssableur au niveau du prétraitement pour soulager les

bassins anaérobies d’une part et éviter la cimentation des boues

décantées dans les bassins d’autre part.

Toujours prévoir un débitmètre à l’entrée et à la sortie des STEP

pour la mesure en continue des débits avec le report automatique au

niveau d’une salle de contrôle.

RECOMMNADATIONS

Limiter le choix du lagunage naturel comme système d’épuration

uniquement pour les villes de petites tailles < 30.000 habitants

et ce contenu des problèmes constatés lors de cette première

expérience d’une part et le développement urbain accéléré que

connaît le Maroc actuellement d’autre part.

Veuillez au respect de la planification de curage des boues prévue

au niveau de la conception et ce pour éviter tout dysfonctionnement

lors de l’exploitation .

Prévoir la couverture des ouvrages de prétraitement qui sont

souvent source importante des odeurs.

En termes de coût et de réserves foncières qui se dégage des

récentes réalisations les valeurs moyennes à retenir sont de 500 dh

et 2 à 3 m² de surface utile par équivalent habitant.

RECOMMNADATIONS

En conclusion et recommandation générale

L'épuration des eaux usées par lagunage naturelle demeure une

technique facile et peu coûteuse mais vu les inconvénients qu'elle

présente , les concepteurs ne doivent l'adopter que cas par cas

après examen approfondi de tous les facteurs qui interviennent.

FIN

ET MERCI