ETUDE DE FAISABILITE DE LA REUTILISATION DES EAUX USEES ...

Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement Institut 2iE - Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - BURKINA FASO Tél. : (+226) 25. 49. 28. 00 - Fax : (+226) 25. 49. 28. 01 - Email : [email protected] - www.2ie-edu.org

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MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU DIPLOME D’INGENIEUR 2IE AVEC GRADE DE

MASTER EN EAU ET ASSAINISSEMENT SPECIALITE : QUALITE, SECURITE, HYGIENE ET ENVIRONNEMENT

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Présenté et soutenu publiquement le 03/07/2019 :

Par

Yao Kader GNAMIEN (20150380)

Directeur de mémoire :

Dr. Boukary SAWADOGO, Enseignant-chercheur en Eau et Assainissement à 2iE.

Maîtres de stage :

Amani Germain KOUAKOU, Directeur de l’Irrigation Ferké 1 et Ferké 2 ;

Lacina COULIBALY, Responsable des laboratoires usines Ferké 1 et Ferké 2.

Structure d’accueil du stage : SUCAF-CI

Jury d’évaluation du mémoire :

Président : Dr Seyram. SOSSOU

Membres et correcteurs : Dr. Hela KAROUI

Dr. Boukary SAWADOGO

Promotion [2018/2019]

ETUDE DE FAISABILITE DE LA REUTILISATION DES EAUX USEES

ISSUES DU COMPLEXE SUCRIER DE LA SUCAF (FERKE 2) EN COTE

D’IVOIRE POUR L’IRRIGATION DE LACANNE A SUCRE

Etude de faisabilité de la réutilisation des eaux usées issues du complexe sucrier de la SUCAF (Ferké 2)

en Côte d’Ivoire pour l’irrigation de la canne à sucre.

i

GNAMIEN Yao Kader Promotion : 2017-2018 Juillet 2019

DEDICACES

Ce mémoire est l’aubaine pour moi de rendre une révérence nostalgique :

A la mémoire de ma mère OUATTARA Alima épouse GNAMIEN ;

A mon père GNAMIEN Koffi Mathieu ;

A mes sœurs et frères ;

A tous ceux qui m’ont soutenu et cru en moi.



ii


CITATION

La règle d’or de la conduite est la tolérance mutuelle, car nous ne penserons jamais

tous de la même façon, nous ne verrons qu’une partie de la vérité et sous des

angles différents.

Mohandas Karamchand Gandhi

Homme politique, Philosophe, Révolutionnaire (1869 - 1948)

http://citation-celebre.leparisien.fr/auteur/gandhi



iii


REMERCIEMENTS

Nous tenons à rendre nos hommages et remerciements à :

L’Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE), à travers son

Directeur Général et son personnel pour la formation théorique et pratique que nous

avons reçu durant notre séjour académique.

La SUCAF-CI, à travers son Directeur Général Adjoint, Monsieur Jean-Pierre

CHAMPEAUX, de nous avoir accueilli au sein des complexes sucriers et d’avoir facilité

le déroulement de ce stage ;

Dr. Boukary SAWADOGO, enseignant-chercheur à 2iE, pour sa disponibilité, son sens

de critiques inouïes et constructives, et pour la direction ce travail ;

Mes encadreurs internes respectivement Monsieur Lacina COULIBALY, Responsable

des laboratoires usines de la Sucrerie Africaine de Côte d’Ivoire, pour son suivi et son

encadrement rigoureux. Il n’a pas hésité à me confier des responsabilités et m’accordé les

moyens pour les accomplir. Et, à monsieur Amani Germain KOUAKOU, Directeur du

département Irrigation des deux sites Ferké 1 et Ferké 2 pour sa supervision et son

accompagnement durant le stage ;

Mademoiselle YAO Bertholle et messieurs TRAORE Ba Logossina et YEO Oumar mes

condisciples apprenants et stagiaires, qui ont été remarquables et travailleurs dans les

différentes tâches assignées dans le cadre de ce mémoire ;

Toute l’équipe du département Irrigation et des laboratoires usines pour leurs

disponibilités et appuis.



iv


RESUME

La production de sucre de canne requiert l’utilisation de volumes importants d’eau pour

l’irrigation des champs et conduit à une production importante de déchets liquides et solides.

Pour faire face à la diminution des ressources en eau, la SUCAF-CI envisage la valorisation des

eaux usées traitées de ses usines. La présente étude explore la possibilité d’une réutilisation des

eaux usées de l’usine Ferké 2 pour l’irrigation des champs de canne. L’étude a été conduite à

travers un état des lieux de la gestion des eaux usées de l’unité industrielle, du dimensionnement

d’un nouvel ouvrage de traitement, de l’évaluation des coûts d’investissement et d’exploitation

du nouveau système proposé. Les résultats obtenus montrent des valeurs de débits de rejets des

effluents atteignant 700 m3/h et contenant une pollution essentiellement organique à travers des

valeurs maximales respectivement de 3600 mg/L pour la DBO5, de 5965 mg /L pour la DCO et

de 788 mg /L pour les MES. Aussi, ces effluents présentent une variation importante en termes

de température atteignant les 50°C et des valeurs de pH comprises entre 5,8 et 13,2, qui donnent

un caractère tant acide que basique aux effluents sucriers. De surcroît, l’examen microbiologique

des effluents de la SUCAF révèle une forte présence de pathogènes dont les colonies sont

supérieures à la limite réglementaire de 1000 UFC/100ml. Donc, pour entrer en conformité avec

ces normes de rejets, une station d’épuration à boues activées avec trois ouvrages annexes, a été

proposée pour permettre un abattement d’environ 98% de la pollution organique et une

désinfection pour la réutilisation de ces eaux traitées en agriculture à travers l’irrigation des

parcelles de canne à sucre. Cette station nécessitera un budget d’environ 2 200 000 000 FCFA et

un espace de 8 hectares, Enfin, la gestion des boues d’épuration permettra une valorisation

agricole par amendement de ces boues épaissies et déshydratées dans les champs. Cette solution

permettra de traiter 1 m3 d’eaux usées à 22 FCFA.

Par ailleurs, il serait judicieux pour la SUCAF-CI d’équiper l’usine de Ferké 2 de débitmètre

pour l’évaluation des rejets liquides et d’effectuer des bilans hydriques des sous unités de

production de l’usine pour une utilisation efficiente de l’eau.

Mots Clés :

1 –Eaux usées

2 – Réutilisation des eaux usées

4 –Irrigation

5 –Agriculture

3 – Complexe sucrier (SUCAF-CI)



v


ABSTRACT

The production of cane sugar requires the use of large volumes of water for field irrigation and

leads to a significant production of liquid and solid waste. To cope with the decrease in water

resources, SUCAF-CI is considering the recovery of treated wastewater from its plants. This

study explores the possibility of reusing wastewater from the Ferké 2 plant for irrigation of

sugarcane fields. The study was conducted through an inventory of the industrial unit's

wastewater management, the design of a new treatment facility, and the assessment of the

investment and operating costs of the proposed new system. The results obtained show effluent

discharge rates of up to 700 m3/h and containing essentially organic pollution through maximum

values of 3600 mg/L for BOD5, 5965 mg /L for COD and 788 mg /L for TSS respectively. In

addition, these effluents have a significant variation in temperature of up to 50°C and pH values

between 5.8 and 13.2, which give both an acidic and basic character to sugar effluents. In

addition, microbiological examination of SUCAF effluents reveals a high presence of pathogens

with colonies above the regulatory limit of 1000 CFU/100ml. Therefore, to comply with these

discharge standards, an activated sludge treatment plant with three ancillary structures has been

proposed to allow a reduction of about 98% of organic pollution and disinfection for the reuse of

this treated water in agriculture through the irrigation of sugar cane plots. This plant will require

a budget of approximately CFAF 2,200,000,000,000 and a space of 8 hectares. Finally, the

management of sewage sludge will allow agricultural recovery by amending this thickened and

dehydrated sludge in the fields. This solution will treat 1 m3 of wastewater at 22 FCFA.

In addition, it would be advisable for SUCAF-CI to equip the Ferké 2 plant with a flow meter

for evaluating liquid discharges and to carry out water balances of the plant's production subunits

for efficient water use.

Translated with www.DeepL.com/Translator

Key words:

1 -Wastewater

2 - Wastewater reuse

3 - Sugar complex (SUCAF-CI)

4 –Irrigation or irrigation system

5 –Agriculture



vi


LISTE DES ABREVIATIONS 2iE : Institut International de l’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement

AFD : Agence Française de Développement

AFNOR : Association Française de Normalisation

DBO5 : Demande Biochimique en Oxygène au bout de 5 jours

DCO : Demande Chimique en Oxygène

EIES : Etude d’Impact Environnemental et Social

FAO : Organisation de Nations Unies pour l’Alimentation et l’Agriculture

MES : Matière En Suspension

NTK : Azote KJEDAHL

SOMDIAA : Société d’Organisation, de Management et de Développement des Industries

Alimentaires et Agricoles

SUCAF-CI : Sucrerie d’Afrique-Côte d’Ivoire

STEP : Station d’épuration

UFC : Unité Formant Colonie

Zn : Zinc



vii


SOMMAIRE

DEDICACES .................................................................................................................................. i

CITATION .................................................................................................................................... ii

REMERCIEMENTS ................................................................................................................... iii

RESUME ...................................................................................................................................... iv

ABSTRACT ................................................................................................................................... v

LISTE DES TABLEAUX ............................................................................................................. x

LISTE DES FIGURES ................................................................................................................ xi

I. INTRODUCTION................................................................................................................. 1

II. PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ET DE LA ZONE D’ETUDE 3

II.1. Présentation de la structure d’accueil ......................................................................... 3

II.2. Aperçu global des activités du complexe sucrier de Ferké 2 .................................... 4

II.2.1 Production du Sucre à l’usine de Ferké 2 ................................................................... 4

II.2.2 L’irrigation des parcelles à Ferké 2 ............................................................................ 6

II.3. Présentation de la Zone d’étude .................................................................................. 7

II.3.1 Situation géographique ............................................................................................... 7

II.3.2 .Climat ......................................................................................................................... 8

II.3.3 .Végétation et les unités pédologiques ........................................................................ 8

II.3.4 .Population .................................................................................................................. 8

III.1. Contexte et justification du projet ............................................................................... 9

III.2. Cadre reglementaire de la gestion des eaux usees.................................................... 10

III.2.1 Réutilisation des eaux usées.................................................................................. 10

III.2.2 Réglementations ivoiriennes en matière de rejets des eaux usées ........................ 10

III.2.3 Normes internationales ......................................................................................... 11

IV. METHODOLOGIE DE CONCEPTION ..................................................................... 15



viii


IV.1. Organisation des activités........................................................................................... 15

IV.2. Caractérisation des rejets du complexe sucrier de Ferké 2 .................................... 16

IV.3. Evaluation des débits de rejets de l’usine de Ferké 2 .............................................. 19

IV.4. Choix du procédé d’épuration des eaux usées .......................................................... 20

V. RESULTATS DES CAMPAGNES DE COLLECTE DE DONNEES .......................... 20

V.1. Diagnostic..................................................................................................................... 20

V.1.1 Gestion des eaux usées à la SUCAF-CI .................................................................... 20

V.1.2 Nature des rejets des effluents de l’usine de Ferké 2 ................................................ 21

V.1.3 Impacts des rejets sucriers dans la nature ................................................................. 22

V.2. Caractérisation des eaux usées du complexe indsutriel Ferké 2 ............................. 23

V.3. Choix du procédé d’épuration ................................................................................... 23

V.4. Description du système à boues ................................................................................. 24

VI. ETUDE TECHNIQUE ................................................................................................... 25

VI.1. Données de base de dimesionnement de la station et ses ouvrages annexes .......... 25

VI.2. Poste de relevage ......................................................................................................... 26

VI.3. Dégrilleurs ................................................................................................................... 27

VI.4. Bassin d’égalisation ..................................................................................................... 28

VI.5. Dessablage-déshuilage ................................................................................................ 29

VI.6. Traitement des graisses .............................................................................................. 33

VI.7. Décanteur primaire ..................................................................................................... 34

VI.8. bassin d’aération ......................................................................................................... 36

VI.9. Dégazeur ...................................................................................................................... 42

VI.10. Clarificateur ............................................................................................................ 43

VI.11. Traitement tertiaire ................................................................................................ 44

VI.12. Traitement des boues .............................................................................................. 45



ix


VI.12.1 Dimensionnement de l’épaississeur ...................................................................... 46

VI.12.2 Dimensionnement des lits de séchage................................................................... 47

VI.13. Conclusion partielle ................................................................................................ 49

VII. ETUDE FINANCIERE .................................................................................................. 50

VII.1. Coût d’investissement ............................................................................................. 50

VII.2. Coût d’opération et de maintenace ....................................................................... 51

VII.3. Conclusion partielle ................................................................................................ 51

VIII. ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL ET SOCIAL .................................. 52

VIII.1. Introduction ............................................................................................................. 52

VIII.2. Identification des impacts....................................................................................... 53

VIII.2.1 Impacts positifs ..................................................................................................... 53

VIII.2.2 Impacts négatifs .................................................................................................... 55

VIII.3. Les mésures d’atténuations .................................................................................... 57

VIII.4. PLan de Gestion environnementale et social ........................................................ 58

IX CONCLUSION ................................................................................................................... 59

RECOMMANDATIONS ........................................................................................................... 60

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES.................................................................................. 61

ANNEXES ...................................................................................................................................... I



x


LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: Valeurs de base pour le dimensionnement de la station à boues activées du complexe

sucrier de Ferké 2 à la SUACF-CI ................................................................................................ 26

Tableau 2: Paramètre de dimensionnement du déssableur .......................................................... 29

Tableau 3:Paramètre de dimensionnement du dégraisseur .......................................................... 30

Tableau 4:Paramètres classiques pour l'estimation de la production de graisse et de sable ......... 32

Tableau 5:valeurs de a’ et b’ en fonction du type de traitement par boues activées ................... 38

Tableau 6:Valeur de P /Po en fonction de l’altitude .................................................................... 39

Tableau 7: Répartition des coûts d’investissement pour la construction de la STEP.................. 50

Tableau 8: Répartition des couts de maintenance et des opérations de la STEP ......................... 51

Tableau 9:Matrice d'identification des impacts positifs du projet de construction de la STEP sur

le site de Ferké 2 au sein de la SUCAF-CI ................................................................................... 54

Tableau 10:Matrice d'identification des impacts positifs du projet de construction de la STEP sur

le site de Ferké 2 au sein de la SUCAF-CI ................................................................................... 56

Tableau 11:Matrice globale des mesures d’atténuation du plan de gestion environnementale et

sociale du projet de construction de la STEP sur le site de Ferké 2 ............................................. 57



xi


LISTE DES FIGURES

Figure 1: Représentation du processus de production du sucre et des unités associées au

complexe industriel Ferké 2 ............................................................................................................ 5

Figure 2: Rampe pivotante ............................................................................................................. 6

Figure 3: Couverture intégrale ....................................................................................................... 6

Figure 4: Zone industriel du complexe sucrier de la SUCAF-CI sur le site de Ferké 2 ................ 7

Figure 6:Dégrilleur automatique au niveau du canal d'évacuation des eaux de chaudières ........ 20

Figure 5: Mini-station d'épuration au niveau du canal de rejet de toutes les eaux usées de Ferké 2

....................................................................................................................................................... 20

Figure 7: Rejets liquides de l'usine de Ferké 2 .......................................................................... 21

Figure 8: Rejet de Mélange avec les eaux usées de rejet de l’usine de Ferké 2 .......................... 21

Figure 9:Sortie des eaux usées du complexe industriel de Ferké 2 ............................................. 22

Figure 11:Les eaux usées de l'usine de Ferké 2 dans les champs des paysans ............................ 22

Figure 10: Deversement des rejets de l'usine de Ferké 2 dans le Bandama ................................ 22

Figure 12: points de prélèvements au sein de l'usine de Ferké 2 ................................................. 18

Figure 13:points de prélèvements au niveau du Bandama ........................................................... 19

Figure 15: Variation des débits en période de production ........................................................... 23

Figure 14: Variation des débits en période d'arrêt entretien ........................................................ 23

Figure 16: Variation du pH en période d'arrêt entretien ............................................................. 24

Figure 17:Variation du pH en période de Production .................................................................. 24

Figure 18:Variation de la température en période d'arrêt entretien ............................................. 22

Figure 19: Variation de la température en période de production ............................................... 22

Figure 20: Variation de la conductivité en période de production .............................................. 24

Figure 21: Variation de la conductivité en période d'arrêt entretien............................................ 24

Figure 22: les unités de la station à boues activées de Ferké 2 à la SUCAF-CI .......................... 25

Figure 23: Station à boues activées de Ferké 2 aménagée ........................................................... 49



1


I. INTRODUCTION

L’eau est au cœur du développement durable et est essentielle au développement socio-

économique, à la production d'énergie et d'aliments, à la santé des écosystèmes et à la survie de

l'humanité. L'eau est également au cœur de l'adaptation aux changements climatiques. En plus,

l’eau est le lien crucial entre la société et l'environnement.(ONU, 2019). Ainsi, dans cette ère

d’urbanisation galopante et de révolution technologiques hors normes, il ressort qu’en moyenne,

les pays développés traitent environ 70% de leurs eaux résiduaires municipales et industrielles

contre 38% dans les pays émergents, et 28% dans les pays en voie de développement. En plus,

dans les pays à faible revenu, seulement 8% de ces eaux usées subissent un traitement, quel qu’il

soit. Ces estimations vont dans le sens de l’appréciation souvent citée selon laquelle il est

probable que plus de 80% des eaux usées du monde soient rejetées sans traitement (OMS, 2013).

A cela s’ajoute le fait que dans la plupart des pays du monde les populations ont augmenté

considérablement et de façon proportionnelle les besoins en nourriture et en eau ont augmenté.

Cette situation avait été résolue par l’accroissement de l’approvisionnement en eau et

l’innovation des technologies agricoles (FAO, 2012). Cependant, actuellement cette perspective

est obsolète car confrontée aux limites naturelles. Dans plusieurs pays du monde,

particulièrement en Afrique de l’ouest, les consommations d’eau se rapprochent des limites des

ressources d’approvisionnement disponibles. Ainsi, l’eau est devenue pour la plupart des pays

ouest Africain un enjeu important de développement économique, social et de géopolitique

(FAO, 2012). Par ailleurs, les sucreries, occupant la première place en termes de production

d’eaux usées parmi les industries agro-alimentaire (UN WATER, 2017), se voient confronter à

des défis majeurs en termes d’utilisation rationnelle de l’eau dans les processus de production et

de la gestion des eaux usées pour le respect des normes environnementales.

C’est dans ce cadre que la Sucrerie Africaine de Côte d’Ivoire (SUCAF-CI) qui souhaite avoir

une image verte et écologique, a initié ce stage de fin d’études qui a pour thème << Etude de

faisabilité de la réutilisation des eaux usées issues du complexe sucrier de la SUCAF (Ferké 2)

en Côte d’Ivoire pour l’irrigation de la culture de canne à sucre >>.

Il faut noter que cette étude intervient dans le but d’atteindre l’objectif global de ‘’Contribuer à

une meilleure gestion des eaux usées issues du complexe sucrier de SUCAF (l’usine de

production du sucre) sur son site de Ferké 2.



2


Pour ce faire nous devons atteindre les objectifs spécifiques ci-dessous listés :

Réaliser l’état des lieux de la gestion des eaux usées de l’usine de Ferké 2 ;

Proposer un système de traitement des eaux usées de l’usine pour une réutilisation

en irrigation de la canne à sucre (agriculture) ;

Evaluer la faisabilité financière de l’implantation de l’unité de traitement des eaux

usées du complexe sucrier de Ferké 2 ;

Evaluer l’impact environnemental et social de la mise en place du système de

traitement des eaux usées.

Ainsi, nous avons structuré notre mémoire en quatres parties. Tout d’abord, il s’agira de débuter

avec une présentation des aspects du projet. Ensuite, nous présenterons la méthodologie utilisée

pour donner forme à ce projet, ce qui permettra par la suite de faire une étude technique de la

solution proposée. Et enfin, dans les deux dernières parties, nous évaluerons les impacts

environnementaux et sociaux du projet, et sa faisabilité financière.



3


II. PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ET DE LA ZONE D’ETUDE

II.1. Présentation de la structure d’accueil

La Sucrerie d’Afrique-Côte d’Ivoire (SUCAF-CI) est une société anonyme, avec un capital

social de 21 200 000 000 FCFA, et dont le siège social se trouve dans la ville de Ferkessédougou

en Côte d’Ivoire. La SUCAF-CI, depuis 2010, fait partie du groupe SOMDIAA (Société

d’Organisation, de Management et de Développement des Industries Alimentaires et Agricoles).

Elle est composée de deux sites distants de 35 km : celui de Ferké 1 est situé dans le département

de Ferkessédougou et celui de Ferké 2, dans le département de Niakaramadougou.

Les complexes sucriers produisent respectivement : principalement du sucre raffiné à Ferké 1 et

du sucre roux à Ferké 2. Ces produits sont conditionnés comme suit :

- le sucre granulé blanc ou roux en sacs de 50 ou 25 kg ;

- le sucre granulé blanc ou roux en sachets de 1 kg et 5 kg ;

- le sucre blanc morceau en paquets de 1 kg et conditionnés en carton de 25 kg.

L’organisation administrative et opérationnelle de la SUCAF s’articule autour d’une Direction

Générale et de 3 directions techniques ( la Direction Technique Industrielle (DTI), la Direction

Technique Agricole (DTA), la Direction Technique du Matériel (DTM)) et de 5 directions

administratives et support (la Direction des Ressources Humaines et de la Formation (DRHF), la

Direction Administrative et Contrôles de Gestion (DACG), la Direction Management Qualité

Sécurité et Environnement (DMQSE), la Direction Approvisionnement et Logistique (DAL), et

la Direction Commerciale et Marketing (DCM)).

Le stage qui a abouti au présent document s’est déroulé dans à la DTA et à la DTI.



4


II.2. Aperçu global des activités du complexe sucrier de Ferké 2

II.2.1 Production du Sucre à l’usine de Ferké 2

Le processus de transformation se présente comme suit :

Récolte, stockage et nettoyage de la matière première : La récolte de la canne est assurée

mécaniquement à l’aide de moissonneuses sans brûler la parcelle de canne, ou manuellement

à l’aide de machette après brûlage réalisé la veille en après-midi (Fabien et al. 2010).

L’acheminement vers l'usine se fait par la route. Une fois au sein de l’usine, la canne à

sucre est soit directement déversée sur les tables à cannes pour lavage avant broyage ou

stockée dans la cour à canne. Elle doit être transformée au plus tard dans les douze heures qui

suivent la coupe sinon on constate une déperdition de sucre pouvant atteindre deux pourcent

par vingt-quatre heures (2%/24 h).

Broyage de la canne à sucre : La canne à sucre est débitée dans des coupe-cannes, puis

fragmentée dans des broyeurs pour être ensuite pressée dans un train de quatre (04) moulins

pour en extraire le jus. On obtient des résidus ligneux renfermant un faible pourcentage de

saccharose appelé bagasse.

Epuration du jus : Après le broyage on obtient un jus trouble. Par la suite, l'épuration du jus

trouble se fait par voie chimique.et les fragments de fibres et de cellules végétales sont

éliminés par procédé mécanique, on obtient le jus clair et la boue concentrée. Cette boue est

divisée dans des filtres rotatifs sous vide, en ses différents composants : jus filtré et écumes

de filtration. Le jus filtré est ramené au processus et les écumes utilisées comme engrais ou

éliminées comme déchet.

Evaporation et cristallisation : La concentration du jus clair s'effectue dans un poste

d'évaporation à effet multiple jusqu'à obtenir une teneur en matière sèche de 60 à 70%. Au

poste de cristallisation, le jus concentré (sirop) est essoré dans des chaudières à cuire où

règne une dépression d'environ 80%. Ainsi, on obtient la masse pâteuse désormais

appelée masse cuite. Elle est évacuée dans des chaudières à cuire dans des bacs où elle est

continuellement refroidie. Ce refroidissement de la masse modifie la sursaturation, et les

cristaux de sucre continuent de grossir. La masse cuite va dans les centrifugeuses où les

cristaux sont séparés du sirop (turbinage). Le produit obtenu est le sucre brut d'un brun



5


jaunâtre. Le sirop chassé est concentré à nouveau pour donner une nouvelle masse cuite ; les

cristaux ainsi obtenus sont centrifugés. Le sirop qui s'écoule est la mélasse.

Stockage : Le sucre obtenu est refroidi et séché avant d'être conditionné. Il est conditionné

en vrac, par paquets (1 kg) ou en sacs (25 et/ou 50 kg). Il est important pour

le stockage que l'air ait une humidité relative d'environ 65% dans l'entrepôt. C'est là

approximativement la valeur à laquelle les cristaux de sucre absorbent et cèdent la même

quantité d'humidité à l'air.

Figure 1: Représentation du processus de production du sucre et des unités associées au

complexe industriel Ferké 2



6


II.2.2 L’irrigation des parcelles à Ferké 2

Sur l’ensemble des parcelles de la SUCAF-CI, nous retrouvons divers type d’irrigation

notamment : des pivots, des rampes frontales comme illustré à la figure 3, du Goutte à goutte,

des enrouleurs, la couverture classique et intégrale (figure 2) et de type pluvial ou non irrigué.

Ainsi, ces systèmes d’irrigation sont fonctionnels sur le site de Ferké 2 grâce à :

3 stations de relevage vers les canaux de transfert : R2, C1 et C2

7 réseaux indépendants alimentés par 7 stations de mise en pression : R1, IPS1, IPS2,

IPS3, IPS4, IPS5&6, IPS7

5908 ha irrigués

A ceux-là s’ajoutent les nouvelles parcelles et installations du projet PESUF.

Figure 3: Couverture intégrale Figure 2: Rampe pivotante



7


II.3. Présentation de la Zone d’étude

II.3.1 Situation géographique

Le complexe sucrier Ferké 2 de la SUCAF-CI se trouve dans la partie Nord de la Côte d’Ivoire

entre 5°22’ et 5°40’ de longitude ouest. Cette zone est d’une altitude moyenne 325 m au-dessus

du niveau de la mer et s’étale sur plus de 6000 hectares.

Figure 4: Zone industriel du complexe sucrier de la SUCAF-CI sur le site

de Ferké 2



8


II.3.2 .Climat

Les complexes sucriers sont dans des régions caractérisées par un climat de type tropical sec

avec deux saisons : une qui s’étend de mai à octobre de type humide et l’autre sèche de

novembre à octobre. Le régime pluviométrique est de type unimodal et centré sur les mois

d’août-septembre qui cumulent presque la moitié de la hauteur moyenne annuelle des

précipitations égale à environ 1200 mm. Le déficit pluviométrique à combler par l’irrigation pour

satisfaire les besoins en eau de la canne à sucre approche en moyenne les 700 mm (Péné et al,

2012c), soit 7000 m3/ha. Ces saisons enregistrent des écarts thermiques journaliers au-delà de 20

°C et une humidité relative de l’air atteignant parfois 30 à 35 %.

II.3.3 .Végétation et les unités pédologiques

La végétation de la région des complexes sucriers est une savane guinéenne boisée, avec des

niveaux variables renfermant de petits lambeaux de forêts détachés. Les sols sont à majorité

ferralitique (remanié), avec une couche arable peu profonde (40 à 60 cm) limitée par des

indurations (carapaces ou cuirasses). , avec une texture sablo-argileuse de couleur ocre, sont

marqués par une induration latéritique à moyenne profondeur (80 cm). C’est la texture

dominante (40 % des superficies) avec une réserve en eau utile est de l’ordre 90 mm, soit une

réserve facilement utilisable de 60 mm (Péné et Koulibaly, 2011). Les deux autres textures

dominantes sont sableuses et sablo-argilo-limoneuse, avec respectivement 24 et 20 % des

superficies. Le sol est pauvre en matière organique (1.5 %) avec un pH fortement acide (6.0) et

une faible capacité d’échange cationique (8 méq/100g). (Konan et Péné, 2017)

II.3.4 .Population

Les régions du Tchologo et du Hambol, dans lesquelles sont les complexes sucriers, seretrouvent

proche du Mali et du Burkina Faso. Ces régions possèdent une population cosmopolite mais

dominée par les autochtones que sont les Sénoufos et les Malinkés. Selon le recensement général

de la population de 2014, la région compte 467 958 habitants (Fraternité Matin, 2018). Hormis le

sucre, l’activité principale est l’agriculture secondée par l’élevage. En plus, en période de

campagne sucrière le périmètre de Ferké 2 reçoit en moyenne plus de 15 000 employés.



9


III.1. Contexte et justification du projet

Dans le cadre de son plan quinquennal qui est de passer d’une production actuelle de 105 000

tonnes de sucre à 125 000 tonnes (pour répondre au besoin national en sucre) à l’horizon 2022, la

Direction générale de la SUCAF-CI s’est fixée comme objectif d’accroitre sa production de

canne à sucre (Saccharum Officinarum) en conformité avec les normes environnementales, en

particulier celles de rejets des eaux usées. Par ailleurs, les défis d’accroissement de la production

de canne à sucre de la SUCAF et les dérèglements climatiques qui impactent négativement sur la

pluviométrie de cette zone favorisent des rendements faibles sur les parcelles de cannes à sucre.

D’où, la problématique de satisfaire les besoins en eau pour l’irrigation des parcelles revêt donc

un enjeu majeur. A côté de cela, les eaux usées issues des procédés de production du sucre du

complexe sucrier de Ferké 2 ne reçoivent pas un traitement approprié avant leur rejet dans le

milieu aquatique (le fleuve Bandama). C’est dans cette optique que la Direction Technique

Agricole sous la supervision du Directeur Irrigation Ferké 1 et 2 et la Direction Technique

Industrielle sous la supervision du Responsable des laboratoires usines Ferké 1 et 2, ont mis sur

pied un plan de développement de l’irrigation qui vise à optimiser l’irrigation à travers la

réutilisation des eaux usées du complexe sucrier de Ferké 2 pour soutenir les productions de

canne à sucre escomptées.

Ainsi, cette étude qui fait partie de ce plan permettra de proposer un système approprié de

traitement des eaux usées de l’usine de Ferké 2 et de respecter les normes environnementales en

vigueur.



10


III.2. Cadre reglementaire de la gestion des eaux usees

III.2.1 Réutilisation des eaux usées

Les eaux usées proviennent de l’usage des eaux d’origine naturelle notamment les eaux de

surface et/ou les eaux souterraines dans un processus anthropique ou non. Ainsi, nous pouvons

subdiviser les eaux usées en eaux domestiques et en eaux résiduaires ou industrielles.

Selon les contrées les utilisations des eaux usées traitées varient selon les besoins ressentis

(Institut national de la santé publique du Québec ; 2008). Puisqu’elles peuvent être réutilisées

pour plusieurs usages mais généralement pour les usages non domestiques (Veolia, 2010). Par

ailleurs, l’utilisation en agriculture des eaux usées traitées est un moyen économique de réduire

les rejets de charges polluantes dans l’environnement et de bénéficier d’un apport en eau en cas

de sécheresse (Veolia, 2006). C’est pourquoi l’OMS en 2012 affirmait qu’il y a une prise de

conscience mondiale et grandissante de la valeur des eaux usées traitées en tant que ressource,

surtout pour les nutriments qu’elles contiennent.

III.2.2 Réglementations ivoiriennes en matière de rejets des eaux usées

La gestion des eaux usées en Côte d’Ivoire est régie par plusieurs textes. Ces textes sont

appliqués pour les installations classées notamment les industries. Ces textes sont :

Arrêté n° 01164 du 04 Novembre 2008, Portant Réglementation des Rejets et Emissions

des Installations ;

La loi n° 96-766 du 3 octobre 1996, portant Code de l’Environnement ;

Le décret n°98-43 du 28 janvier 1998 relatif aux installations classées pour la protection

de l’environnement ;

L’arrêté n°0462/MLCVE/ SIIC du 13 mai 1998, portant modification de la nomenclature

des installations classées ;

Vu l’arrêté n°1119 du 05 Décembre 1991, portant organisation du Service de l’inspection

des Installations Classées.

Ces actes juridiques sont consignés aux annexes VIII et X. Pour les substances non mentionnées

se référer aux textes européens tels qu’énoncé dans la réglementation ivoirienne.



11


III.2.3 Normes internationales

Dans le manuel d’utilisation des eaux usées traitées, paru en 2003, l’Organisation des nations

unies pour l’Alimentation et l’Agriculture (FAO) donne des normes concernant les

caractéristiques de qualité chimique et physique, tous deux sont identiques pour n'importe quelle

eau d'irrigation. Ainsi, les directives générales présentées en annexe VIII, peuvent être

employées pour évaluer l'eau usée traitée, utilisée à des fins d'irrigation, en termes de

constituants chimiques tels que les sels dissous, le contenu en sodium et les ions toxiques. La

procédure demeure la même qu'avec les autres types d'eaux. A ceux-ci s’ajoutent les directives

de l’OMS, qui se présentent comme une lucarne et un repère pour plusieurs pays dans le monde

et notamment la Côte d’Ivoire. Dans l’objectif de mettre sur pieds une base scientifique pour

l’élaboration de ses recommandations, l’OMS effectuait des recherches depuis 1982. Ces

recherches ont abouti à l’élaboration du “Health guidelines for the use of wastewater in

agriculture and aquaculture” ou “Recommandations sanitaires pour l’utilisation des eaux usées

en agriculture et en aquaculture” dans le courant de l’année 1989 et ces recommandations furent

améliorées en 2000, en y ajoutant les résultats des études épistémologiques (Ursula J.

Blumenthal, et al. 2000). Ces recommandations ne concernent que l’usage agricole comme

illustré en annexe VI. Par ailleurs, les protozoaires ne sont pas inclus directement car il est

considéré qu’ils sont éliminés en même proportion que les helminthes. Les virus ne sont pas

considérés non plus, leur présence étant difficile à détecter lors des contrôles de routine. Ces

normes sont destinées à une utilisation internationale, et sont donc adaptées aux pays en voie de

développement. Elles représentent la limite au-delà de laquelle la santé publique n’est plus

assurée.

Etude de faisabilité de la réutilisation des eaux usées issues du complexe sucrier de la SUCAF (Ferké

2) en Côte d’Ivoire pour l’irrigation de la canne à sucre.

15


IV. METHODOLOGIE DE CONCEPTION

IV.1. Organisation des activités

L’approche méthodologique adoptée dans le cadre de notre projet s’est articulée autour des

points suivants :

Acquisition des données :

Cette étape s’est basée sur une étude diagnostic en matière d’eaux usées sur le périmètre de

Ferké 2 à travers des observations directes sur le site de Ferké 2 et des entretiens avec les

employés et les populations riveraines. Ensuite, elle s’est poursuivie par des campagnes

d’échantillonnage des eaux usées de l’usine de Ferké 2 dans le but de les caractériser

qualitativement et quantitativement.

Etude technique :

Ici, il a été question de choisir la filière de traitement des eaux usées de l’usine de Ferké 2 la

mieux adapté au contexte sucrier de Ferké 2 après leur caractérisation. Et, nous avons

dimensionnés la filière proposée dans le souci d’améliorer la qualité des eaux et permettre

leur réutilisation en agriculture.

Evaluation financière de la solution :

Cette évaluation a été possible grâce aux formules d’évaluation des coûts de construction et

d’exploitation d’une station de traitement des eaux usées de type boues activées du

Conservatoire National des Arts et Métiers de France.

Evaluations des impacts des projets sur l’environnement :

Les impacts des projets ont été évalués grâce à la matrice d’identification des impacts en

prenant en compte tous les aspects du projet.



16


IV.2. Caractérisation des rejets du complexe sucrier de Ferké 2

L’échantillonnage des eaux usées au sein du complexe sucrier Ferké 2 de la SUCAF-CI a été

réalisé durant deux campagnes journalières de 24 heures (avec un pas de temps de deux

heures) avec un mode d’échantillonnage de type composite et ponctuel. Ces campagnes ont

été menées dans le courant du mois de mars 2019 : la première campagne s’est déroulée dans

la matinée du 19/03/19 à partir de 10h00 au 20/03/19 à 8h00 et l’autre campagne du 21/03/19

à partir de 08h00 au 22/03/19 à 6h00.

Ces deux campagnes journalières sont représentatives du fonctionnement du complexe sucrier

de Ferké 2 en période de campagne sucrière c’est-à-dire une campagne de prélèvement

effectuée en période d’arrêt-entretien de l’usine (nettoyage et maintenance des unités de

l’usine), et l’autre en campagne en période de production (sucre) de l’usine.

Aussi, une campagne de prélèvement ponctuel a été effectuée sur le site du Bandama dans la

journée du 21/03/19.

Ces prélèvements ont été effectués au niveau de :

Croisement des eaux de l’arrière usine et des eaux de lavage canne (CAR-LC) ;

Croisement des eaux de chaudières et des eaux provenant des moulins (CCH-M) ;

La sortie totale de toutes les eaux de l’usine de Ferké 2 (STEU-F2) et

Au niveau de la station de pompage R2 (STP-R2)

Ainsi, les mesures in situ de pH, la température, la conductivité électrique (CE) et la turbidité

des eaux usées ont été réalisées respectivement grâce à un pH-mètre portatif, un thermomètre

numérique à sonde, un conductimètre et un spectrophotomètre d’absorption moléculaire DR-

900.

Les autres paramètres de caractérisation des eaux usées physico-chimiques, ont été analysés

par la méthode colorimétrie à l’aide la DR-900 (annexe IX).

Aussi ; nous avons réalisé des échantillons composites avec un pas de temps deux heures sur

deux journées de 24 heures, des eaux usées prélevées dans des flacons en polyéthylène haute

densité d’un (01) litre, préalablement lavés à l’eau distillée, puis ils ont été acheminés au

laboratoire usine Ferké 2 dans une glacière de 4 °C selon le guide AFNOR (2012). Par

ailleurs, pour la conservation des échantillons composites, nous les avons acidifiés avec de

l’acide sulfurique.



17


L’analyse bactériologique vise à la recherche et le dénombrement des germes suivants :

germes totaux, coliformes totaux et fécaux, streptocoques fécaux, staphylocoques et les

mésophiles. Il faut signaler que pour l’évaluation bactériologique (Protocoles d’analyse et les

résultats voire annexes IX et X), les échantillons ponctuels (ISO 5667-2 ; 1991) ont été

prélevés dans un récipient stérile, selon un mode opératoire précis évitant toutes les

contaminations accidentelles, transportés au laboratoire et analysé sans délai et d’autre après

une courte durée de conservation avec du thiosulfate de sodium. Ainsi, l’identification et le

dénombrement des germes pathogènes des eaux usées brutes et épurées ont été réalisés

suivant la méthode de dénombrement sur les boites de pétri, comme suit :

N =∑ C

V. (n1 + 0,1. n2)∗

1

d

C = somme des colonies des boîtes comptées,

V = volume de l’inoculum,

n1 = nombre boîtes comptées à la plus faible dilution,

n2 = nombre boîtes comptées à la plus forte dilution,

d = dilution correspondant à la dilution la plus faible.

Certaines des analyses notamment : la DBO5, les huiles et les graisses, l’azote kjeldahl, le

phosphore total, les métaux lourds et certains indicateurs de contamination fécale ont été

analysés au laboratoire Vagny basé à Abidjan sur des échantillons conservés avec l’acide

sulfurique ; le thiosulfate de sodium et certains congelés à -15°C pour la DBO5 .

Les figures 12 et 13 montrent les points de prélèvement et des mesures in situ des paramètres

physico-chimiques et microbiologiques expliqués ci-dessus.

Pour une meilleure caractérisation des effluents sucriers nous nous baserons dans la suite sur

les résultats des analyses du point de prélèvement : la sortie totale de toutes les eaux de l’usine

de Ferké 2 (STEU-F2).



18


Figure 5: points de prélèvements au sein de l'usine de Ferké 2



19


Figure 6:points de prélèvements au niveau du Bandama

IV.3. Evaluation des débits de rejets de l’usine de Ferké 2

Nous avons évalué uniquement la sortie totale de toutes les eaux de la SUCAF-CI qui contient

un canal équipé d’un dispositif de venturi.

Ainsi, à l’aide de la formule ci-dessous nous avons déterminé le débit durant les deux

campagnes de prélèvement de 24 heures (à deux heures d’intervalle de temps), à l’aide de la

formule de Venturi, Giovanni Battista (1746-1822) améliorée :

Q=4*B*H(1,522*B)

0,026

Avec :

B : Largeur ouverte du canal (m)

H: la profondeur en amont (m)



20


IV.4. Choix du procédé d’épuration des eaux usées

Le choix se basera sur les caractéristiques ci-dessous du site d’implantation :

La capacité d’épuration ;

La nature du réseau d’assainissement (séparatif ou unitaire) existant ;

Les caractéristiques des effluents à traiter ;

Les objectifs de valorisation des produits de traitement ;

Les Caractéristiques du site d’épuration (surface disponible, direction des vents,

éloignement des habitats, …etc.) ;

Infrastructures (électricité, eau potable, liaison de télécommunication) ;

Les contraintes d’exploitation (Accès des véhicules à l’intérieur) ;

Les charges d’investissement et d’exploitation.

.



20


V. RESULTATS DES CAMPAGNES DE COLLECTE DE DONNEES

V.1. Diagnostic

V.1.1 Gestion des eaux usées à la SUCAF-CI

Les observations directes sur le périmètre sucrier industriel nous ont permis de déceler :

Aucune évaluation des débits de rejets des eaux usées sucrières de l’usine de Ferké 2,

Au niveau du canal d’évacuation des eaux usées des tables à cannes et des eaux de

l’usine :’il existe deux dégrilleurs manuels et d’une mini station composée d’un tambour

rotatif et d’un bassin de décantation, tous deux fonctionnant en surcharge ;

Au niveau du canal d’évacuation des eaux de chaudières et des moulins, un déshuileur et

un dégrilleur automatique y ont été disposés mais ils sont hors d’usage actuellement ;

Le manque de personnel qualifié pour le suivi et l’entretien des mini-stations au sein de

l’usine de Ferké 2.

Comme observé aux figures 5 et 6, les installations de l’usines, bien qu’insuffusant pour le

traitement de ces éffluents sucriers, présentent des dysfonctionnements majeurs D’où les rejets

des eaux usées se font dans l’irrespect des normes des rejets en vigueur en Côte d’Ivoire.

Figure 8: Mini-station d'épuration au niveau du

canal de rejet de toutes les eaux usées de Ferké 2

Figure 7:Dégrilleur automatique au niveau du

canal d'évacuation des eaux de chaudières



21


V.1.2 Nature des rejets des effluents de l’usine de Ferké 2

Les rejets du complexe industriel illustrés ci-dessous (figures 7 et 8) sont essentiellement

constitués de :

Eaux de lavage : chargées en MES ;

Eaux de condensation : il s’agit de la vapeur condensée au niveau des caisses d’évaporation,

de la vapeur de la dernière caisse d'évaporation et de la vapeur de cuite condensée au niveau

d'un condenseur par contact d'eau froide ;

Eaux de lavage des machines : En particulier les eaux de lavage hebdomadaire des faisceaux

des caisses d'évaporation. Ces eaux sont basiques lorsqu'il y a addition de NaCl ou acide avec

du HCl ou parfois basiques puis acides dans la mesure où l'on utilise consécutivement les

deux modes de détartrage ;

Eaux de lavage des sols ;

Mélasses ;

Bagasse ;

Gâteau : Il s'agit là du résidu sec obtenu par filtration des boues après chaulage du jus sucré.

Huiles et graisses : provenant du graissage des engins mécaniques de production.

Figure 9: Rejets liquides de l'usine de Ferké 2

Figure 10: Rejet de Mélange avec les

eaux usées de rejet de l’usine de Ferké 2



22


V.1.3 Impacts des rejets sucriers dans la nature

Les effluents provenant de l’usine font un parcours depuis la sortie de l’usine (figure 9) jusqu’au

fleuve Bandama. Au cours de leur chemin, ils subissent un lessivage naturel polluant les champs

et les cours d’eau pour déboucher sur le Bandama à environ moins de 2 km de la station R2, de

pompage des eaux pour l’usine (pour la station de traitement des eaux et pour fabrication du

sucre) comme indiqué aux figures 10 et 11. Ainsi, il ressort de cela une pollution des eaux du

Bandama et une destruction de l’écosystème aquatique.

Figure 11:Sortie des eaux usées du complexe industriel de Ferké 2

Figure 12:Les eaux usées de l'usine de Ferké 2

dans les champs des paysans

Figure 13: Deversement des rejets de l'usine de

Ferké 2 dans le Bandama



23


V.2. Caractérisation des eaux usées du complexe indsutriel Ferké 2

Caractéristiques quantitatives et physiques des effluents sucriers

Les résultats présentés ci-dessous proviennent des analyses effectuées sur les eaux usées du poste

de la sortie totale de toutes les eaux de l’usine de Ferké 2 (STEU-F2). Les eaux usées arrivant à

la sortie totale sont composées principalement des eaux usées des postes de lavage de la canne à

sucre, des unités de production de l’usine et des chaudières.

Tout d’abord, les résultats de la caractérisation des effluents présentés aux figures 14 et 15,

mettent en évidence de fortes variations des débits au cours de la période d’arrêt entretien de

l’usine et en période de production avec des fluctuations respectives de 391,32 m3/h à 810,91

m3/h et 289,85 m3/h à 750,83 m3/h. Le débit moyen maximal est estimé à 650 m3/h

correspondant à la période d’arrêt usine.

Ensuite, les valeurs de pH obtenus se situent entre 5,8 et 13,2, et celles de la conductivité

électrique sont comprises entre 3,48 µS/cm et 1015µS/cm. Ces variations importantes de pH et

de conductivité pourraient s’expliquer de rejets liquides de soude provenant des bacs de chaulage

et de chlore et des résidus de réaction chimiques issus de la station de traitement des eaux de

l’usine.

810,91

606,82

726,81

391,32

558,87

498,97

726,81654,80

630,80

690,80714,81

498,97

200

300

400

500

600

700

800

900

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Déb

it (

m3

/h)

Temps (heure)

20/03/1 19/03/19

403,27

451,10

606,8163097

750,83

379,37

528,91

510,95

319,67

331,60

289,85

343,54

427,18

0100200300400500600700800

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Déb

it (

m3

/h)

Temps (heure)

22/03/19 21/03/19

Figure 14: Variation des débits en période de

production

Figure 15: Variation des débits en période

d'arrêt entretien



24


Par ailleurs, les températures enregistrées connaissance également des variations importantes du

fait des opérations de chauffage et de refroidissement dans le processus de production avec

notamment des valeurs comprises entre 31°C et 50°C.Les courbes présentées de la figure 14 à

18. Et traduisant les évolutions de ces paramètres au cours du temps montrent une évolution en

dents de scie au cours d’une journée de production au sein de l’usine et d’arrêt entretien de

l’usine.

6,5 6,6 6,66,8

6,3

6,76,9 6,9 6,8 6,8 6,8 6,8

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

8,5

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

pH

Temps

6,8 6,8

8,57,6

5,8

13,213,112,4

8,47,5

6,8 6,8

456789

1011121314

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

pH

Temps

228

1015

556463

526

71,920,4 3,48

397

549448

332

0100200300400500600700800900

10001100

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Co

nd

uct

ivit

é (µ

S/cm

)

Temps(heure)

570

485510

398

2,46

413393341

203

350

649

474

0

100

200

300

400

500

600

700

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Co

nd

uct

ivit

é (

µS/

cm)

Temps(heure)

20/03/19

19/03/19 20/03/19 22/03/19 21/03/19

22/03/19 19/03/19 21/03/19

Figure 17:Variation du pH en période de

Production Figure 16: Variation du pH en période

d'arrêt entretien

Figure 19: Variation de la conductivité en

période d'arrêt entretien

Figure 18: Variation de la conductivité en

période de production



22


Caractéristiques qualitatives des effluents sucriers

Les paramètres de pollution pour leur part, font état de teneurs élevées en DBO5 et en DCO.

Il apparait en effet que la concentration moyenne en DCO est estimée à 3600 mg/L et celle de

la DCO à 5965 mg/L. Ces fortes teneurs s’expliqueraient par la présence de résidus de cannes

dans les effluents qui se justifient également par la présence importante de matière en

suspension (788mgMES/L). Ces résultats sont en accord avec ceux de Ndobo qui a obtenu

des concentrations de DCO de 1000 mg/L à environ 5800 mg/L pour les postes communs à

ceux étudiés dans les effluents de la SN-SOSUCO au Burkina Faso. Les résultats détaillés

sont résumés dans les tableaux dans les annexes III et IV. Ces paramètres physico-chimiques

révèlent à travers les concentrations en DBO5 et en DCO, non conformes aux normes

ivoiriennes en vigueur des rejets des effluents industriels, une pollution essentiellement

organique c’est-à-dire des concentrations élevées en DBO5 et en DCO. Aussi, des risques

d’eutrophisation du milieu récepteur en l’occurrence le Bandama sont perceptibles à travers

des les concentrations en Azote Total de 411 mg/L et en phosphore total de 18,2 mg/L dans

les effluents sucriers qui y sont rejetés. En plus, les valeurs 420 mg/L et de 788 mg/L

correspondantes respectivement aux concentrations en huiles et de graisses et de MES des

eaux usées industrielles de Ferké 2 montrent l’interruption de l’activité photosynthétique à

travers. la réduction considérable de l’oxygène dissout au sein du milieu aquatique

(Bandama).Et enfin la présence de métaux lourds même pour la majorité en deçà des limites

réglementaires en vigueur est un facteur inquiétant.

Au niveau de l’examen microbiologique des effluents, il ressort de façon générale la présente

34 34

43

3736

50

45

36

3133

3433

30

35

40

45

50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

T(°C

)

Temps(heure)

20/03/19 19/03/19

36

32,7

3435

34 34

36

33

3635

36

34,6

30

32

34

36

38

40

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Tem

pér

atu

re (

°C)

Temps (heure)

22/03/19 21/03/19

Figure 21Variation de la température en période

d'arrêt entretien

Figure 20: Variation de la température en

période de production



23


des pathogènes indicateurs de contamination fécales (les coliformes) qui sont supérieur 1000

UFC de coliformes par 100 ml, valeur limite de la norme de rejet dans une zone sensible

(baignade) ou de réutilisation en agriculture. En plus, la présence d’autres germes a été

détectée notamment les staphylocoques et les mésophytes.

En somme, au vu de tout ce qui précède nous constatons un état de pollution avancée des eaux

usées industrielles du complexe sucrier de Ferké et du danger qu’elles représentent pour

l’environnement.

Le caractère biodégradable des effluents

Dénitrification Déphosphoration Biodégradabilité

Conditions 10 < DCO/N < 60 30 < DCO/P < 300

2 < DCO/DBO5 < 3

Résultats

14 ,51 >300 1,65

.

A travers ce coefficient de biodégradabilité de 1,65, il ressort que le traitement épuratoire

adapté aux effluents sucrier est de type biologique.

V.3. Choix du procédé d’épuration

Dans cet élan d’accroissement de la production de la SUCAF-CI et face à la problématique de

son bail foncier presque épuisé .Aussi ; pour une question de flexibilité de la technologie de

traitement face à ses activités saisonnières avec la variabilité de la qualité des effluents , nous

avons opté pour le système intensif capable de traiter les effluents fortement chargés et de

produire moins de boues. Ainsi, celui choisi est:

Le système à boues activées ( bassins d’aération) car , ce système présente :

- Un procédé performant ;

- Un rendement stable ;

- Une souplesse d’adaptation du volume d’activation aux conditions de charges ;

- Un coût modéré ;

- Un traitement de la pollution azotée très performant ;

- Le système peut donner droit à des certificats verts (gestion des crédits

carbones).



24


V.4. Description du système à boues

La filère de traitement à boues activées est composée :

Traitements préliminaires :

Élimine les matériels qui endommagent les équipements. Il s’agit de :

- Un dégrillage fin mécanisé ;

- Un dégrillage manuel ;

- Un bassin d’égalisation ;

- Un dessablage-déshuilage, combiné aéré ;

- Un ouvrage de traitement des graisses.

Traitement primaire

Ce traitement élimine les solides décantables ou flottables :

Un décanteur primaire.

Traitement secondaire

Il élimine le DBO et les matières dissoutes et suspendues à l’aide d’un bassin d’aération

équipé d’un système d’aération ;

Aussi, ce traitement utilise le traitement physique et chimique pour éliminer le reste de DBO,

le solide et matières organiques restants. Il est composé de : Un dégazeur et Un décanteur

secondaire ;

Traitement tertiaire ou Désinfection :

Il consiste à éliminer tous les microorganismes et les pathogènes qui peuvent provoquer des

maladies ou infecter le système naturel ou cette désinfection des eaux par le chlore dans le cas

d’utilisation des eaux épurées pour l’irrigation : bassin de désinfection :

Traitement des Boues :

Ce traitement consiste à stabiliser les solides retirés durant le traitement des eaux usées,

désactive les organismes pathogènes et réduit leur volume en éliminant l’eau. Dans notre cas

nous auront :

Un épaississeur et une déshydratation thermique des boues



25


VI. ETUDE TECHNIQUE

VI.1. Données de base de dimesionnement de la station et ses ouvrages annexes

Pour la réalisation de cette station à boues activées, illustrée à la figure 8 ci-dessous, nous

nous baserons sur des valeurs de base. Ces valeurs de bases ont été déterminées par les

évaluations et analyses des effluents sucriers de Ferké 2.

Figure 22: les unités de la station à boues activées de Ferké 2 à la SUCAF-CI



26


Ainsi, voici présenté les valeurs de base au dimensionnement :

Tableau 1: Valeurs de base pour le dimensionnement de la station à boues activées du

complexe sucrier de Ferké 2 à la SUACF-CI

Paramètre Unité Valeur

Concentration de DBO5 mg/L 3600

Concentration de DCO mg/L 5965

Concentration de MES mg/L 788

Concentration de NTK mg/L 411

Concentration de P mg/L 0,66

Charge polluante de NTK Kg/J 6411,6

Charge polluante de MES Kg/J 12292,8

Charge polluante de DBO5 Kg/J 56160

Charge polluante de DCO Kg/J 93054

Charge polluante de P Kg/J 10,296

Capacité de la Station EH EH 936000

Débit journalier (Qj) L/j 15600000

Débit journalier (Qj) m3/j 15600

Débit moyen horaire (Qm) m3/h 650

Débit de pointe (Qp) L/s 304,43

Débit de pointe (Qp) m3/h 1095,93

Débit de pointe (Qp) m3/s 0,30

Débit diurne (Qd) m3/h 5815,88

VI.2. Poste de relevage

Pour la détermination du volume du poste de relevage, nous avons utilisé la formule suivante :

VU =Qp

4∗Z

Avec :

Qp : débit de pointe horaire (m3/h)

Z : Nombre maximal de démarrage par heure est fixé de 6 à 10 en fonction de la puissance de

la pompe. On fixera Z à 6.

Nous obtenons :

volume utile (Vu) = 45,66 m3



27


VI.3. Dégrilleurs

Nous équiperons la station d’un dégrilleur mécanique et d’un dégrilleur manuel en by-pass.

En clair, le dégrilleur manuel sera employé lorsque la hauteur d'eau en amont de la première

grille automatisée sera face à une situation excédentaire ou de colmatage.

Pour la conception de ces dégrilleurs, nous avons fixé les paramètres suivants :

• Angle d’inclinaison pour la grille automatique : θ = 60 ° ;

• Angle d’inclinaison pour la grille manuelle : θ = 90 ° ;

• Barreaux circulaires de diamètre : b = 10 mm ;

• Tirant d’eau : t= 0.75 m ;

• g = 9.81m/s² ;

• La vitesse à travers la grille : v = 1 m/s ;

• Coefficient β de la forme des barreaux (circulaire) : 1,79.

Dimensionnement des dégrilleurs : pour cela il est nécessaire de déterminer les

paramètres suivants de la grille. La superficie ouverte (surface verticale) de la grille

est donnée par la formule :

S =Q

V ∗ a ∗ c

Avec :

Q : Débit maximal à travers la grille (m3 /s).

V : Vitesse de l’écoulement à travers la grille (m/s).

a : Coefficient de passage libre donné par la relation :

a =diamètre des barreaux

diamètre des barreaux + espacement entre les barreaux

C : Coefficient de colmatage dépendant de la qualité de l’eau et du système de

reprise des résidus : on a généralement,

0.1 < C < 0.3 pour une grille manuelle.

0.4 < C < 0.5 pour une grille automatique.

D’où nous retenons :

- C = 0,5 (grille automatique) et C = 0,3 (grille manuelle)

- Espacement entre les barreaux automatiques= 15 mm et celui manuels= 30 mm



28


- La longueur mouillée de la grille est déterminée par :

Lo (m) =t

sin (α)

- La largeur de de la grille est déterminée par :

L (m) =S

Lo

- Les pertes de charges (∆h) à travers la grille sont données par l’équation de Kirchmer :

∆h = β ∗ (b

e)4/3 ∗(

v2

2g) ∗ sin θ

On obtient les valeurs des paramètres des grilles manuelle et automatique suivantes :

Paramètres Unité Grille automatique Grille manuelle

Coefficient de passage libre (a) - 0.4 0.25

Surface de la grille (S) m2 0.91 1.44

Longueur mouillée de la grille (L) m 0.87 0.87

Largeur mouillée de la grille (l) m 1.04 1.67

Perte de charge à travers la grille (∆h) Cm 4,6 1,8

VI.4. Bassin d’égalisation

Après ce premier traitement mécanique, l'ensemble des effluents est mélangé dans un bassin

d'égalisation, retenant la totalité des eaux usées qui s’écoulent en une journée, ce qui permet

d’obtenir un effluent parfaitement homogénéisé, mais aussi de réguler le débit à une valeur

constante et indépendante des écoulements de la sucrerie.

En pratique, le bassin d'égalisation permet, en plus d'homogénéiser le mélange, de réguler son

pH.

- Volume du bassin

Le volume (V) de ce bassin, par sécurité, nous l'avons dimensionné pour qu'il puisse contenir

150% du volume total d'effluent par jour. D’où :

V (m3) =1,5*Qj

- Géométrie du bassin

La forme du bassin d'égalisation a été choisie circulaire pour que le mélange soit le plus

efficace possible d’où :

, (GAID,1984).



29


- Surface:

S(m2) =V

S

Avec :

- Hauteur : H= 5m

- Diamètre :

D (m) =

S*4

- Temps de séjour :

Ts (heures) =V

Qp

Nous arrivons aux valeurs des dimensions du bassin d’égalisation suivantes :


Volume m3 23400

Hauteur m 5

Surface m2 4680

Diamètre m 77,21

Temps de séjours H 36

VI.5. Dessablage-déshuilage

Pour le dimensionnement des ouvrages permettant la séparation des graisses et des sables. Les

deux ouvrages, dessableur et dégraisseur, seront dimensionnés de façon séparée, puis la

surface retenue sera la plus importante des deux.

Dessableur

Le dimensionnement du déssableur dépend de la charge hydraulique (Ch), exprimée en

m3/m2/h soit en m/h. Aussi le temps de séjour (T) est important car il nous permettra de

déterminer le volume du déssableur. Pour cet ouvrage nous choisirons une forme circulaire.

Tableau 2: Paramètre de dimensionnement du déssableur

Paramètre Intervalle Valeur retenue

Charge hydraulique (m3/m2/h) 40-70 50 (m3/m2/h)

Temps de séjour (min) / 5 min

Ainsi, nous pouvons calculer :

- La surface du déssableur :

S (m2) =Qp

Ch



30


- Le volume du déssableur :

V (m3)=T*Qp

Dégraisseur

Pour dimensionner un dégraisseur, nous nous baserons sur les valeurs ci-dessous :

Tableau 3:Paramètre de dimensionnement du dégraisseur

Paramètre Intervalle Valeur retenue

Vitesse ascensionnelle 10-20 15 m/h

Temps de séjour 10-20 20 min

Nous calculons également les paramètre du dégraisseur avec ces valeurs choisies :

- La Surface du dégraisseur:

S (m2) =Va

Qp

- Le volume du dégraisseur :

V (m3) = T*Qp

Au vu des deux résultats du dimensionnement, nous choisirons les dimensions du dégraisseur,

car ils sont les plus grands, comme les dimensions de l’ouvrage Dessableur-dégraisseur.

Le temps de séjour du dégraisseur est retenu pour l’ouvrage mixte, ce qui ne pose aucun

problème car il est supérieur à celui du déssableur.

Ainsi, nous pouvons évaluer les paramètres suivants pour l’ouvrage déssableur-dégraisseur :

- Hauteur du déssableur-dégraisseur

H (m) = S

V

- Diamètre du déssableur-dégraisseur

D (m) =

S*4

Ces calcules nous donnent les valeurs de la géométrie du déssableur-dégraisseur :

Paramètres unité Valeur

Surface m2 43,33

Volume m3 216,67

Hauteur m 5

Diamètre m 7,5



31


Par ailleurs, concernant le débit d’air à envoyer nous choisissons un volume d’air injecter

varie de 1 à 1,5 m3 d’air par 1 m3 d’eau à traiter. (BOURIER, 2010). Ce qui nous permet de

trouver :

- La quantité d’air à injecter est donnée par la relation :

Avec :

V : volume d’air à injecter (m3/m3)

On obtient :

Paramètre Valeur

V : volume d’air à injecter (m3 / m3) 1,25

Qp : le débit de pointe (m3/s) 0,30

Qair (m3/s) 0,38

La pollution éliminée par le déssableur

Le dessableur élimine 80% de la matière minérale existant dans les eaux usées. La matière

minérale représente 20% de la charge en matière en suspension (MES), les 80% restant,

représentent les matières volatiles en suspension (MVS), (BECHAC, 1984).

D’où les quantités de matières éliminées sont :

Paramètre Valeur

Les matières minérales totales (Kg/J) 2458,56

Les matières minérales éliminées par le déssableur(Kg/J) 1966,85

Les matières minérales restantes (Kg/J) 491,71

MES sortant du dessableur(Kg/J) 10325,95

La pollution éliminée par le dégraisseur

Partant des hypothèses dans le tableau ci-dessous tirées du «Guide technique de

l’assainissement» de R.Bourrier et de la fiche numéro 24 de la FNDAE, la production

journalière de graisse, dans les eaux résiduaires.



32


Tableau 4:Paramètres classiques pour l'estimation de la production de graisse et de sable

Paramètre Intervalle Valeur choisie

Production de sable (L/hab/an) 5 – 12 8,5

Production de graisse (g/hab/j) 15 – 20 17,5

Densité sable / 1,7

Densité graisse / 0,9

Concentration graisse (g/L de MEH) 13 -100 56,5

Donc, nous pouvons évaluer les quantités de graisses et de sables produites : cette évaluation

se basera sur les formules ci-dessous

Débit à extraire(L/j) =Production de graisse(m3/an)

Concentration graisse(g/L de MEH)− Volume de sable(m3/an)

Ce qui nous donne les quantités de graisses et de sables éliminées ci-dessous :

Paramètre Valeur

Volume de sable (m3/an) 7956

Masse de sable (kg/an) 13525,2

Production de graisse (Kg/an) 5978700

Production de graisse (t/an) 5978,7

Production de graisse (m3/an) 6643000

Débit de graisse à extraire (L/j) 300326,63

Estimation de la quantité de DCO éliminée par le dégraissage

Pour cela, nous savons que 1 g de graisse (exprimée en MEH) équivaut à 2,3 g de DCO. Nous

connaissons également le rendement des dégraisseurs, il nous est donc possible de déterminer

la quantité de DCO éliminée au niveau du dégraissage.

Production de graisse (Kg/an) = Production de graisse (kg/hab/j) * Capacité de la station (Eq.hab) *365

jours

Volume de sable (m3/an) = Production de sable (L/hab./an) * Capacité de la station

(Eq.hab)

DCO en sortie= (DCO entrante-Quantité graisse sortie dégraisseur)*365

3.2



33


Nous trouvons les charges entrantes et sortantes du dégraisseur suivantes :

Paramètre Valeur

Production de graisse (T/an) 5978,7

Quantité équivalente en DCO (T/an) 13751,01

Quantité de DCO entrante STEP (Kg/J) 93054

Part des graisses dans la DCO (%) 30

Quantité de graisse en sortie de dégraisseur

(T/an) 5380,83

Quantité de DCO en sortie de dégraisseur*

(Kg/J) 67929,42

Part de DCO éliminée (%) 27

Ce tableau confirme bien la part théorique de la fiche 24 de la FNDAE, d'environ 35 %, de

DCO contenue dans les graisses. Pour des raisons de sécurité nous dimensionnerons les autres

ouvrages sans tenir compte de cette élimination.

VI.6. Traitement des graisses

Dans cette partie nous allons dimensionner le bassin aérobie nécessaire au traitement des

déchets graisseux. Pour se faire ce dimensionnement est basé sur les hypothèses suivantes :

Paramètre Valeur

Charge de DCO récupérée en surface d'ouvrage (kg DCO/j) (Ϫ) 25124,58

Charge massique appliquée (kg DCO/kg MVS.j) 0,36

Concentration en biomasse (g MVS/L) 10

Charge volumique appliquée (kg DCO/m3.j) (Cv) 3,6

la concentration d'alimentation dans le réacteur en DCO (g DCO/L) (Ѡ) 40

le coefficient de transfert global (Kla) 0,45

rendement de transfert d'oxygène (%)(ηdiffuseur) 6

l'apport spécifique en oxygène (kg O2/kg DCO) (AS) 0,7

A partitr de ce qui précède on obtient :

- Volume du bassin aérobie ( Vgraisse )

Vgraisse(m3) =Ϫ

Cv

Avec :

Ϫ : Charge de DCO récupérée en surface d'ouvrage (kg DCO/j)



34


Cv : Charge volumique appliquée (kg DCO/m3 .j)

- Quantité de DCO à traiter (VDCOT )

VDCOT( kg DCO) =Vgraisse

Ѡ

Avec :

Ѡ : La concentration d'alimentation dans le réacteur en DCO (g DCO/L)

- Temps de séjour (Ts)

Ts(jours) =VDCOT

Ϫ

On a :

Paramètre unité valeur

Volume de graisse m3 6979,05

Quantité de DCO à traiter Kg DCO 279162

Temps de séjour Jours 12

Les bésoins en oxygiène du bassin

Comme système d'aération on retiendra une insufflation de fine bulles d'air dans le bassin, qui

permettent le brassage du substrat graisseux. Ce type de diffusion d'air permet d'améliorer le

rendement énergétique. Nous déterminons les besoins à l’aide des formules suivantes :

Besoin théorique en oxygène (Kg O2/j) = Ϫ*AS

Besoin en oxygène du système (Kg O2/j) = Ϫ*AS* rendement d’élimination

Quantité d′oxygène à injecter dans l′eau =Besoin en oxygène du système

Kla

Q_{air} =Quantité d′oxygène à injecter dans l′eau

ηdiffuseur ∗ teneur en oxygiène dans l′air

Avec

Q{air}:Un débit d'air à insuffler (m3/j)

On obtient :

Besoin théorique en oxygène 17587,21 Kg O2/j

Besoin en oxygène du système 24622,09 Kg O2/j

Quantité d'oxygène à injecter dans l'eau 54715,75 Kg O2/j

Q {air} 3039764 m3/j

VI.7. Décanteur primaire

Hypothèses de conception



35


Les éléments de conception du décanteur sont :

Le taux de débordement (τ) égale à 4 m3/h/m2 ;

Le temps de rétention (Tr) égale à 1,5h ;

Le décanteur primaire élimine 35% de la DBO5 et 95% de la matière minérale.

Dimensionnement est comme suit :

- La surface du décanteur en m2 est :

stotale =Qp

τ

Avec :

Qp : débit de pointe journalière (m3/j)

- Le volume du décanteur en m3 est :

Vtot= Qp*Tr

Avec

Qp : débit de pointe journalière (m3/j)

On choisit de prendre deux décanteurs de surface

- Diamètre du décanteur

Le diamètre de chaque décanteur est donc : D = √4 ∗Sunitaire

π

La verification du dimensionnement du décanteur primaire est basée sur la vérication du débit

moyen de la lame d’eau déversante qui est : Qdl ≤ 15 à 20 m3/m/h

Qdl =Qp

π ∗ Dp

Ainsi, les valeurs des paramètre du décanteur primaire sont :

Paramètre Valeur unité

Surface du décanteur primaire Sdp 273,98 m²

Débit de pointe moyen horaire Qp 1095,93 m3/h

Volume du décanteur primaire Vd1 1643,90 m3

Rayon R 9,34 m

Diamètre D 18,68 m

débit moyen de la lame d’eau déversante Qdl 18,68 m3/m/h

Par ailleurs, nous avons choisi de subdiviser le décanteur primaire en deux décanteurs pour

plus de sécurité donc nous obtenons :

Surface unitaire 136,99 m2

Volume unitaire 821,95 m3

Rayon 6,60 m



36


Diamètre 13,21 m

Le décanteur primaire élimine 35% de la DBO5 et 95% de matière minérale,

d’où :

On a les charges éliminées suivantes :

Charge en DBO5 19656 Kg/J

Charge en MM 467,13 Kg/J

Et des charges restantes :

Charge en DBO5 36504 Kg/J

Charge en MM 24,59 Kg/J

Quantité de boues (BT) dans le décanteur primaire (BT)

BT (Kg/J) = Charge en DBO5 éliminées + Charge en MM éliminées

MES sortante (mg/L) = Qj

BT

On a :

Paramètre Valeur unité

boues produites (BT) 20123,1264 Kg/J

MES sortantes 1289,944 mg/L

VI.8. bassin d’aération

Le procédé à boues activées est un système fonctionnant en continu dans lequel, des

microorganismes sont mis en contact avec les eaux usées contenant des matières organiques.

De l’oxygène est injecté dans le mélange, permet de fournir aux bactéries cet élément vitale à

leurs besoins respiratoires.

Nous allons supposer que le traitement par les boues activées sera à moyenne charge.

- Longueur / largeur =1,5 et une hauteur du bassin d’aération comprise entre 3 et 5m.

- La concentration en DBO5 à la sortie doit être inférieure à 30mg /l (normes de

rejets établies par l’OMS).

- La puissance pour le brassage par m² du bassin doit être entre 70 ≤ Pa ≤ 80 w/m2

Les charges polluantes en DBO5 à l’entrée du bassin d’aération

L0 = Charge en DBO5 (Kg/J) sortant du décanteur primaire

D’où la concentration en DBO5 à l’entrée est S0 est :



37


So(Kg/m3) =Lo (Kg/j)

Qj (m3/j)

La charge à la sortie : Ls (kgDBO5/J) = Ss (mg/L) *Qj (m3/J)

Avec :

Ss : La concentration en DBO5 à la sortie du bassin d’aération (30 mg/L)

La charge en DBO5 éliminée est : Le (kg DBO5/j) = Lo -LS

Et aussi Rendement d’élimination est :

R(%) =Lo − Ls

Qj

Volume du bassin

Volume du bassin (nous allons travailler en moyenne charge, le volume du bassin est déduit

de la charge volumique Cv :

Volume du bassin (m3) =charge à l′entrée(kg/j)

Cv( kg DBO5/(m3. j))

Avec : Cv=0,5 kg DBO5/m3j

Masse des boues dans le bassin

La masse totale des boues dans le bassin est déduite de la charge massique:

masse de boue dans le bassin (Xa) =Charge en DBO5 à l′entrée (Kg/J)

Cm(kg DBO5)/(Kg MVS.J) ,

(CARDOT, 1999).

Avec: Cm = 0,5 kg DBO5/ kg MVS j

La concentration des boues dans le bassin est :

[Xa](kg/m3) =masse de boue dans le bassin (Xa)(kg MVS j)

Volume du bassin (m3)

Vérification :

La concentration en boues dans l’aérateur peut être déterminée par le rapport :

S1 =Cv

Cm

Dimension du bassin d’aération

Pour dimensionner le bassin d’aération nous baserons le calcul sur :

L=1,5 x l



38


Une hauteur du bassin d’aération H= 4 m. (Elle varie entre 3,6 et 4,9 (Degrémont).)

- Surface horizontale (Sh) :

Sh(m2) =V(m3)

H(m)

- Largeur de bassin :

l(m) = √Sh

1,5

- Longueur de bassin :

L (m) =1,5*l

- Le temps de séjour est de :

T(h) =V(𝑚3)

Qp (𝑚3/h)

Besoins en oxygène

Pour favoriser la réaction aérobie qui est plus rapide que la fermentation anaérobie, il faut que

le milieu contienne une concentration suffisante en oxygène. On admet que les micro-

organismes aérobies n’utilisent pas directement l’oxygène mais il doit être dissous dans l’eau.

La quantité théorique d’oxygène est la somme de celle nécessaire à la synthèse et celle

nécessaire à la respiration endogène. Elle est donnée par la relation :

qO2 (Kg/J) = (a’ * Le) + (b’ * Xa) , (GAÏD, 1984).

Avec :

: Besoin en oxygène (Kg/J).

Le : Charges en DBO5 éliminée.

Les paramètres a’ et b’ sont des coefficients déterminés expérimentalement sous une

température de 20°C. a’ : besoin pour la synthèse de la biomasse. b’ : besoin pour la

respiration.

Tableau 5:valeurs de a’ et b’ en fonction du type de traitement par boues activées

Type de traitement a’ b’

Faible charge 0,65 0,065

Moyenne charge 0,60 0,08

Forte charge 0,55 0,12

Puisque nous avons choisi un traitement à moyenne charge, les valeurs de a’ et b’ sont :



39


a’ = 0,65 et b’ = 0,065

Ainsi nous déduisons la quantité horaire d’oxygène nécessaire

Qh(O2 kg/h) =Qo2

24

Capacité d’oxygène

Nous déterminerons cette capacité à l’aide de la relation suivante :

Avec :

α : Coefficient en fonction de la nature physico-chimique des eaux et du mode d’aération.

Ƴ=1,02(Ƭ-10) : Coefficient de diffusion qui tient compte de la température.

Cstp : Capacité d’oxygène corrigée à la température et pression de travail.

C10 : concentration de saturation d’une eau en oxygène à 10°C est de 11,26mg/L

Cx : Concentration minimale à maintenir dans le bassin, elle est comprise entre 1,5 et 2 mg/L

Tableau 6:Valeur de P /Po en fonction de l’altitude

Altitude (m) P/Po

0 1

500 0,939

1000 0,829

1500 0,829

2000 0,779

A une température de 20°C on a : Ɣ= 1,02(Ƭ-10°=1,219 et Cs=9,08 mg/L

D’où Ki=0,84 h-1

Co (mg O2 /l.h) = Cs*Kl

Puisque nous travaillons avec une eau de

moyenne charge, nous avons

*Cstp : est la capacité d’oxygène corrigée à la température et à la pression de travail.

Cstp = Cs ∗P ∗ β

Po

Après une évaluation des valeurs pour une altitude de notre zone d’étude en fonction du



40


niveau de la mer, on le rapport :P

Po= 0,964

La capacité d’oxygène corrigée à la température et pression de travail est la suivante :

Cstp = Cs ∗P∗β

Po , où β = 0,95 et Cs = 9,08 mg/l

D’où Cstp = 8,31 mg/L

Avec :

Cx : concentration minimale à maintenir dans le bassin, elle est comprise entre 1,5 et 2

mg/L. On prendra une valeur moyenne de cette concentration. Cx = 1,75 mg / L

C10 : concentration de saturation d’une eau en oxygène à 10°C est de

11,26mg/L. Alors :

Ɣ= 0,925 et α = 1,219

Co =7, 63 O2 /L.h

Coe

Co= 0; 65

Puissance requise pour le brassage

La puissance nécessaire pour le brassage et le maintien des solides en suspension est donnée

par la relation :

Eb (w) =Sh. Pa

Avec

Sh : surface horizontale du bassin (m2)

Pa : puissance w /m2, On prend une valeur moyenne Pa = 75 w/m²

Sh = 288,41 m2

Bilan des boues

- Calcul de la quantité des boues en excès

Les quantités de boues obtenues sont fonction de la Charge organique éliminée et de la

concentration massique du réacteur biologique :

ΔB = Bmin + Bdur + am Le-bXa (A. GAÏD, 1984).

Avec,

ΔB : Boues en excès exprimé en Kg/J ;

Le : Charge de la DBO5 éliminée exprimé en Kg/J ;

Xa : Boues organiques dans le bassin (MVS) exprimé en kg ;



41


Bmin : Matières minérales (MM) en suspension apportées par l’effluent exprimé en

Kg/J;

Bdur : Matières organiques en suspension difficilement biodégradables apportées par

l’effluent exprimé en Kg/J ;

am : Augmentation de la biomasse par élimination de la DBO5

b : Diminution de la biomasse

Remarque : am=0,6 et b= 0,08 voir tableau 9

Concentration de boues en excès (Xm) : est donnée par la relation :

Xm =1,2. 103

Im

Avec :

Xm: Concentration de boues en excès

Im: L’indice de Mohlman

Pour des boues avec une grande capacité de décantation, l’indice de Mohlman se situe entre

80 et 150. On choisit donc Im=115

D’où :

Xm =1,2. 103

115

Xm = 10,43 kg/m3

Débit de boues en excès

Le débit de boues en excès est donné par la formule :

Qexcès =∆B

Xm

Débit spécifique

Le débit spécifique est donné par la relation :

Débit des boues recyclées

En vue de maintenir une concentration en boues activées dans le bassin d’aération, on est

amené à procéder à un recyclage des boues. D’où, le taux de recirculation est donné par la

formule suivante :

R =100 ∗ [Xa]1200

Im− [Xa]

Avec

R : taux de recyclage (%) ;

[Xa] : concentration des boues dans le bassin (kg/ m3)

Le débit des boues recyclées dans le bassin est donné par la relation :



42


Qr = (R x Qj) / 100

R : taux de recyclage (%)

Qj : débit journalier (m3/j)

Age des boues

L’âge des boues est défini comme étant le rapport entre la quantité de boues présentes dans le

bassin d’aération et la quantité de boues retirées quotidiennement.

Ab =X

ΔB

En somme, nous retrouvons les valeurs des calculs du réacteur biologique renseignés dans le

tableau ci-dessous

Paramètre unité valeur

Surface horizontale du réacteur m2 7605

Volume du réacteur m3 30420

Longueur de bassin L m 106,81

Largeur de bassin l m 71,20

Surface unitaire d’un réacteur m2 2535

Temps de séjour H 27,76

Le : La charge en DBO5éliminée Kg/J 36036

Xa : la masse total des boues dans le bassin Kg 91260

Bmin Kg/J 24,5856

Bdur Kg/J 6036,93792

Boues en excès exprimé Kg/J 20382,32352

Xm : Concentration de boues en excès kg/m3 10,43478261

Im: L’indice de Mohlman

115

Qexces: Le débit de boues en exces m3/j 1953,306004

qsp:Le débit spécifique kg/m3/j 0,670030359

R : taux de recyclage % 40,35087719

[Xa] : concentration des boues dans le bassin (kg/m3) 3

Qr : Le débit des boues recyclées dans le

bassin m3/j 6294,736842

Age de boues: Ab J 4,47740906

Coe : Capacité d’oxygène effective mg O2/l h 5,251798447

Nb : Nous subdiviserons le réacteur en 3 réacteurs.

VI.9. Dégazeur

Le dimensionnement de ce dégazeur cylindrique, repose sur la fixation

d'une vitesse ascensionnelle. Cette dernière permet, en effet, d'avoir une surface

suffisante pour le traitement souhaité.



43


Surface du bassin

Tout d’abord une charge hydraulique superficielle fixée à 60 m/h et un temps de séjour

hydraulique de 5 minutes

- Surface du bassin

S (m2) = Qj + Qr

Vh

Avec :

- Qj : débit journalier (m3/j)

- Qr : Débit récirculé de boues

- Vh : vitesse ascensionnelle (m)

- Volume : V (m3) = S*H

- H : hauteur du bassin = 4 m

Les dimensions du dégazeur sont :

Paramètre Valeur

Surface S (m2) 15,20

Volume V (m3) 60,82

VI.10. Clarificateur

Le dimensionnement de clarificateur dépend des paramètres de base, suivantes.

- La charge superficielle, 1≤u≤1,5 m/h en extrême rigueur atteindra 2,5 m/h par temps de

pluie, (BOURIER et al, 1999) ;

- Du temps de séjours Ts=1,5 à 2h, Ts ne doit pas dépasser 3h. Afin d’éviter tout passage de

la boue à l’anaérobie ;

- Diamètre d’un clarificateur ne doit pas dépasser 50 m.

Dimensionnement

Les dimensions du clarificateur seront identiques à celles du décanteur primaire, puisque nous

allons traiter le même débit d’eau. Nous allons prendre deux clarificateurs.


Surface du clarificateur Sdc m² 273,98

Volume du clarificateur Vdc m3 1643,90

Rayon R m 9,341

Diamètre D m 18,68

débit moyen de la lame d’eau déversante Qdl m3 /m/h 18,68



44


Par ailleurs, nous avons choisi de subdiviser le clarificateur en deux décanteurs pour plus de

sécurité donc nous obtenons :

Paramètre Unité valeur

Surface unitaire m2 136,99

Volume unitaire m3 821,95

Rayon unitaire m 6,60

Diamètre unitaire m 13,21

VI.11. Traitement tertiaire

La désinfection

Pour achever complètement l’opération de dépollution, une désinfection par des agents

chimiques est indispensable, par laquelle on détruit les agents pathogènes. Dans notre cas ce

procédé est indispensable vu que nos eaux seront resservies pour l’irrigation.

Ainsi, La quantité de chlore nécessaire pour la désinfection des eaux usées est calculée par la

formule suivante :

V max (g/L) = ac*Qp

Où :

Qp : débit maximum horaire des eaux usées (m3/h)

ac : Dose du chlore nécessaire On prend « a= 5mg/L » après 15mn de contact.

(BOURIER et al, 2010)

Dose journalière (Dj)

On exprime la dose du chlore en quantité d’hypochlorite de sodium à 12° par ailleurs, on sait

que 1° chlorométrie égal à 3,17 de Cl2/L, (CARDOT, 1999)

Dj (Kg/J) =5 Qj.

Quantité d’eau de javel nécessaire par jour

En moyenne : Qej (m3/j) =dj

38,04

Dimensionnement du bassin de désinfection

Le bassin de désinfection sera du type rectangulaire chicané.



45


- Volume du bassin :

V (m3) Qp *Tc

Avec : Tc : temps de contact (15 min)

- Surface horizontale :

Sh (m2) =V

H

Avec :

la hauteur H du bassin= 3 m ;

La largeur du bassin On fixe la largeur l = 10m.

La longueur du bassin

L (m) =Sh

l

La surface verticale : Sv = l ×H

Afin de permettre un meilleur contact des eaux avec la solution désinfectante, un certain

nombre des chicanes seront construites à l’intérieur du bassin.

Ainsi ; pour notre système de désinfection nous obtenons :

Paramètre unité Valeur

La quantité de chlore nécessaire pour la désinfection des eaux usées :

V max g/l 5479,67

Dose journalière : dj Kg/J 78

Quantité d’eau de javel nécessaire par jour : Qej m3/j 2

Volume du bassin : V m3 273,98

Surface horizontale : Sh m2 91,33

Largeur du bassin : l m 10

Longueur du bassin : L m 9,13

Surface verticale :Sv m2 30

Temps de contact :Tc min 15

VI.12. Traitement des boues

Les problèmes que posent les boues sont essentiellement :

- Leurs fermenticibilités ;

- Leurs volumes à évacuer ;

- Problèmes posé par des nuisances qui résultant de leurs natures.



46


VI.12.1 Dimensionnement de l’épaississeur

Quantité de boues

Xext= ΔB*(1-r)

Avec

Xext : quantité de boues à extraire par jour (Kg/J)

R : teneur réduite en eau dans les boues (85%)

Dimensionnement de l’épaississeur

- Le volume de l’épaississeur

-

Le temps de séjour dans l’épaississeur est de l’ordre de 10 à 15 h (GAÏD, 1984)

On adopte un temps de séjour de 15 h.

Vep=Qe*Ts

Qe : volume de boues extraire par jour

Ts : un temps de séjour de 15 h.

Qe =Xext

Cb(m3

j)

Cb : la concentration de la boue dans l’épaississeur ; on prend Cb=10 mg/L.

- La surface de l’épaississeur

En général, on admet une hauteur totale de (3 à 6) m On adopte à une hauteur H= 4m

Sep =Vep

H (𝑚2)

- Le diamètre de l’épaississeur

D = √4 ∗ Sep

π (m)

- Le rayon

R =D

2 (m)



47


Ainsi, pour l’épaississeur nous obtenons :

Caractéristiques Unités Valeur

Xext : quantité de boues à extraire m3/j 3057,35

Le volume de l’épaississeur m3 1910,84

La surface de l’épaississeur m2 477,71

Le diamètre de l’épaississeur m 24,67

Le rayon m 12,33

VI.12.2 Dimensionnement des lits de séchage

Les boues épaissies sont épandues sur les lits de séchage pour y être déshydratées

naturellement, les lits en forme d’aires délimitées par des murettes, sont constituées d’une

couche de sable (10 à 20 cm) disposée sur une couche support de gravier (15 à 25 cm).

(GAÏD, 1984).

- La surface

Pour une boue fraîche, l’équivalent habitant est de 15 hab/m2

S =N

Eq. hab (𝑚2)

On fixera un lit de 8 m de largeur et de 30 m de longueur, soit une surface d’un seul lit est :

Su= l*L= 8*30

- Donc le nombre de lits nécessaire est de

Nl =S

Su (lits)

La profondeur H La profondeur adoptée pour un lit de séchage est de 1m

La hauteur des boues : Hb= 0,4m

- Volume des boues

Vb = Hb*Su (m3)

- Le nombre de lit travaillant par jour



48


N =Volume deboues fraiches journaliéres

Volumes deboues dans un lit

On obtient les valeurs suivantes :

Caractéristiques Unités Valeur

Surface totale m2 62400

Nombre de lits 260

Surface d’un seul lit m2 240

Largeur m 8

Longueur d’un lit m 30

La profondeur m 1

Hauteur des boues m 0,4

Volume des boues m3 96

Nombre de lits travaillant par jour 20



49


VI.13. Conclusion partielle

Cette filière dimensionnée permettra à la sucrerie de Ferké 2 de respecter les normes de rejets

des éffluents et voir plus les normes de reutilisation ( norme de l’OMS) pour l’irrigation de la

canne. Cependant , la mise en place de cette station et de ouvrages annexes de traitement de

boues pour une éventuelle valorisation agricole et de désinfection nécessitera un espace

d’environ 8 hectacres.

Figure 23: Station à boues activées de Ferké 2 aménagée



50


VII. ETUDE FINANCIERE

Cette étape est essentielle axée sur la réalisation du projet de construction de la station

d’épuration proposée , car elle donne une estimation du coût globale du projet de construction

de la STEP . Pour ce faire, les calculs sont basés sur les estimations du Censervatoirs National

des Arts et Métiers de France pour la construction d’une station à boues

activées(CNAM,2012).

VII.1. Coût d’investissement

La mise en place du nouveau système proposé nécessite des travaux importants de génie civil

et d’ingénierie. Sur la base du modèle proposé par le CNAM, les investissements

concerneront les ouvrages de prétraitement, de traitement, de maintenance et de suivi. Les

principaux postes et les montants correspondants sont résumés dans le tableau 7. Pour la

réalisation de cette station avec toutes ses composantes, il sera nécessaire de décaisser un

montant d’une valeur de 3 347 181,9$ soit 2 000 000 FCFA. Il apparait donc que le bassin

d’aération et le clarificateur sont les ouvrages les plus couteux.

Les montants dont les formules de calculs sont en annexe XIV sont repartis comme suit :

Tableau 7: Répartition des coûts d’investissement pour la construction de la STEP

Paramètre Valeur($) Valeur (FCFA)

Bâtiments dégrillage, déssableur-déshuileur 245 844 143 326 856

Décanteur Primaire 296 278 172 729 601

Bassin d'aération 1 123 568 655 040 169

Clarificateur 1 052 224 613 446 170

Bassin de chloration 255 774 149 115 982

Digesteur anaérobique 365 0612 212 830 812

Main d'œuvre administratif 8 435 4 917 500

Cout total de construction 3 430 000 2 000 000 000



51


VII.2. Coût d’opération et de maintenace

Dans le but de garder la future station de bonne condition de fonctionnement, il faudra

disposer de l’énergie pour le fonctionnement des pompes et des épaississeurs de boues,

prévoir des pièces remplacement des pièces usagées et défectueuses, Assurer la rémunération

du personnel, réactifs et consommables pour le suivi des performances,

Pour cela, les opérations de maintenance et des opérations nécessiteront 208 300 $ soit

123 000 000 FCFA. Ces coûts dont les formules de calculs sont en annexe XV sont repartis

dans le tableau 8 ci-dessous :

Tableau 8: Répartition des couts de maintenance et des opérations de la STEP

Valeur ($) Valeur (FCFA

Bâtiments dégrillage, déssableur-

déshuileur 15 314 8 927 550

Décanteur Primaire 26 376 15 376 841

Bassin d'aération 71 485 41 675 344

Clarificateur 50 539 29 464 200

Chloration 35 921 20 941 489

Epaississeur-lits de séchages 8 669 5 053 552

Cout d'opération et de

maintenance 208 300 123 000 000

VII.3. Conclusion partielle

La construction de cette station nécessitera un cout global de 2 000 000 000 Francs CFA et un

coût d’exploitation de 123 000 000 FCFA/an. En plus, le coût d’un (01) m3 d’eau traitée

s’élève à 22 FCFA.



52


VIII. ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL ET SOCIAL

VIII.1. Introduction

L’EIES se voit comme une lucane pour à apporter à l’équipe dirigeante de la SUCAF-CI, une

connaissance détaillée des enjeux environnementaux et des mésures d’accompagnement liés à

la mise en place de ce projet de traitement et de la réutilisation des eaux résiduaires en

provenance du complexe sucrier de Ferké 2.

En conformité avec la loi n°96-766 du 3 octobre 1995 portant code de l’environnement du

climat ivoirien et l’arrêté n° 01164 du 04 Novembre 2008, portant Réglementation des Rejets

et Emissions des installations. Cette EIES consiste à révéler les impacts de ce projet sur

l’environnement et ses occupants afin de les atténuer.

Cette étude pour débuter, elle a planté le décor à travers :

Le cadre logique de la zone de projet et

La règlementation en vigueur en Côte d’Ivoire.

Ensuite pour les impacts environnementaux et sociaux ont été réalisés à l’aide de la matrice

d’identification des impacts du projet de construction de la station d’épuration à boues

activées au sein du complexe de Ferké 2. Au vu de ces impacts nous proposerons les mesures

d’atténuation pour limiter les dommages de la construction de cette station.



53


VIII.2. Identification des impacts

VIII.2.1 Impacts positifs

Les rejets directs des eaux usées du complexe sucrier dans l’environnement risquent de

contaminer le réseau d’eau potable et polluer la nappe phréatique dans la zone de rejet et

dans le milieu récepteur final le Bandama. La réalisation du projet de traitement et de

valorisation des effluents issus de l’usine de Ferké 2 est une mesure de protection et

d’amélioration de l’environnement, tel est l’objectif principal de la réalisation du projet.

Les impacts positifs significatifs sont :

La construction de projet permettra de protéger la nappe et le fleuve Bandama contre la

pollution des eaux usées.

La construction du projet permettra une très forte diminution des risques de

contamination des sources d’alimentation de la station de traitement des eaux et de

l’irrigation de la culture de canne.

Le traitement des pollutions se fera avant rejet dans le milieu récepteur

La réutilisation des eaux traitées dans l’irrigation de la culture de la canne.



54


Tableau 9:Matrice d'identification des impacts positifs du projet de construction de la STEP

sur le site de Ferké 2 au sein de la SUCAF-CI

Matrice d’identification d’impacts du

projet

SOURCE D’IMPACT

Pré réalisation Travaux Exploitation

Préparation de

travaux

Eau

Qualité des eaux de

surface

Qualité des eaux

souterraines

Sol Qualité des sols

Air Qualité de l’air

Climat sonore ambiant

Faune Espèces terrestres et

aviennes

Flore Végétation

Utilisati

on du

sol

Espace villageoise

Agricole

Econo

mie

Marché de l’emploi

Développements

expertise

Santé Santé de la population

Mi

lie

u

ph

ysi

qu

e

Réalis

ation

de

statio

n

La

station

d’épur

ation

Constr

uction

de la

station

de

pomp

age

Mise en

place des

conduites

d’assainis

sement

(Terrasse

ment,

pose de

tuyaux et

regards)

Aménage

ment de

la piste

d’accès à

la station

Install

ation

du

chanti

er

Acqui

sition

du

terrai

n de

la

statio

n

M

ili

e

u

bi

ol

og

iq

u

e

M

ili

e

u

h

u

m

ai

n



55


VIII.2.2 Impacts négatifs

Phase pré-réalisation de projet :

Les impacts négatifs de cette phase sont comme suit :

- Dégradation des sols et

- Agression de l’écosystème en place.

Phase des travaux : Les impacts négatifs de cette phase sont comme suit :

- Impact de la circulation des engins : bruit et poussières

- Impact de terrassement : dégradation, bruit poussières et gêne a la circulation par la

présence des déblais déposées ou sur la voie publique

- Impact de travaux de construction des ouvrages

- Risque de déversement des éléments polluants (huiles usagées carburants) aux sites

d’entretien de matériel de chantier.

Phase d’exploitation : Les impacts négatifs de cette phase sont :

- Impact de station d’épuration (bruit, odeur)



56


Tableau 10:Matrice d'identification des impacts positifs du projet de construction de la STEP

sur le site de Ferké 2 au sein de la SUCAF-CI

Matrice d’identification d’impacts du

projet

SOURCE D’IMPACT

Pré réalisation Travaux Exploitation

Préparation de

travaux

Eau

Qualité des eaux de

surface

Qualité des eaux

souterraines

Sol Qualité des sols

Air Qualité de l’air

Climat sonore ambiant

Faune

Espèces terrestres et

aviennes

Flore Végétation

Utilis-

ation

du sol

Espace villageoise

Agricole

Econo

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Marché de l’emploi

Développements

expertise

Santé Santé de la population

Mi

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La

station

d’épur

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Constr

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de la

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Mise en

place des

conduites

d’assainis

sement

(Terrasse

ment,

pose de

tuyaux et

regards)

Aménage

ment de

la piste

d’accès à

la station

Install

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du

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la

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eu

biol

ogiq

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hu

mai

n



57


VIII.3. Les mésures d’atténuations

Dans le but de limiter les impacts négatifs du projet sur l’environnement et sur l’homme, nous

avons établi des actions à mener pour le bon déroulement des activités à travers la matrice

globale des mésures d’atténuation du plan de gestion environnemental et social comme suit :

Tableau 11:Matrice globale des mesures d’atténuation du plan de gestion environnementale

et sociale du projet de construction de la STEP sur le site de Ferké 2

Impacts négatifs à atténuer Actions à réaliser

Mesures techniques

- Destruction des arbres

- Poussières et gaz dus

aux véhicules et aux

travaux

- Bouleversement de

l’écosystème et de la

structure des sols

- Pollutions et nuisances

liées au transport des

matériaux et à leur

manipulation

- Assurer une surveillance

environnementale et qualitative du

projet de construction du début à la

fin ;

- Assurer un reboisement pour

combler la destruction des

arbres ;

- Avoir l’accord et le consentement

du Ministère des eaux et de la forêt

pour l’abattage des arbres e;

- Intégrer un paysage végétal dans la

mise en place de la station

d’épuration

Eviter de passer dans les zones

cultivées ou cultivables les riverains

de la zone.

Formations des acteurs

impliqués dans le projet - Risques d’accidents

- Former les employés au respect

des mésures d’hygiène, sécurité et

environnement ;

- Appliquer une politique qualité-

sécurité.

Sensibilisation des

populations

- Pollution olfactive

- Pollution des sols

- Sensibiliser les riverains et

les travailleurs au pratiques

sein

- Rehabilitation des zones

sensible



58


VIII.4. PLan de Gestion environnementale et social

Le PGES a pour objectif de décrire les rouages et le cadre institutionnel de respect et du suivi

des mesures d’atténuation établies. Ainsi, le PGES est un outil de conformité pour la SUCAF-

CI (maitre d’ouvrage). Ainsi au cours du déroulement du projet le PGES sera appliqué comme

suit :

La phase de pré-réalisation : Au cours de cette phase , il s’agira de bien circonscrire la

zone de projet à travers une balise pour éviter tout débordement et limiter les impacts sur

la zone de projet. Aussi, il sera question d’aménager les flaques d’eau, les bordures des

voies pour éviter tout accident.

Concernant la phase de construction : Il faudra veiller à l’utilisation des matériaux

requis et de qualité pour minimiser les impacts sur les sols et le sous-sol. En plus, une

organisation structurelle des travaux sera recommandée afin de limiter les pollutions

sonores et la propagation de poussières dans l’environnement proche. Par ailleurs , en cas

de dommage du milieu , il sera question d’une réhabilitation tout en intégrant la végétation

.

Enfin la phase de l’exploitation : devra être sujet au suivi rigoureux. Il sera

indispensable de mettre une équipe compétente pour la gestion de cette station. En plus il

faudra s’assurer que la station respect les normes en vigueur en Côte d’ivoire en terme de

rejet et de réutilisation des eaux usées traitées.



59


IX CONCLUSION

Les activités de la SUCAF à l’usine de Ferké 2 génèrent des eaux usées dont les quantités

sont estimées à 15600 m3 par jours. Ces effluents se composent des eaux des chaudières, des

moulins, des unités de d’épuration, de cristallisation et de lavage de la canne du sucre.La

caractérisation des ces rejets à mis en évidence de fortes concentrations en matière organique

et en huiles et graisses. Le système de gestion actuel consiste en un traitement dans une

station composée d’un bassin de décantation dont le suivi est assuré par un personnel dont la

qualification est jugée insuffisante vu les dysfonctionnements récurrents rencontrés. Pour une

meilleure prise en charge des eaux usées du complexe agro-industriel, un nouveau système de

traitement par boues activitées est proposé. A cette solution trois ouvrages annexes ont été

associés, notamment le bassin de traitement des graisses, les lits de séchage et le bassin de

désinfection pour traitrer les eaux usées de l’usine de Ferké 2 de la SUCAF-CI . Cette station

d’un cout global d’environ 2 200 000 000 FCFA vient pour réduire les charges polluantes des

eaux usées de la sucrerie de Ferké 2 et permettre une réutilisation pour l’irrigation de la

culture de canne à sucre et également combler le déficit d’environ 1000 m3 à l’hectare des

plantes sucrieres du complexe de Ferké 2.

En plus, Le système proposé est théoriquement capable de permettre à la SUCAF-CI d’être en

conformité avec les normes de rejets des eaux usées en Côte d’ivoire et de réutilisation en

irrigation de la canne à sucre.

Aussi, Cette solution proposée permettra une rentabilité sur investissement à travers la

réutilisation des eaux traitées et la vulgarisation agricole des boues des réacteurs biologiques

et traitées par les ouvrages d’épaississement et de déshydratation. Ainsi, ce projet de type

écologique et respectueuse de l’environnement vient également offrir aux populations

riveraines de la zone , l’opportunité d’utiliser des eaux du fleuve Bandama exempts de

pollution pour leurs activités .

Cette station d’épuration nécessitant un espace de 8 hectares peut être implanté facilement à

proximité de l’usine qui assure une pente moyenne de 5% favorable à l’écoulement naturel

des eaux usées issues de l’usine de Ferké 2.



60


RECOMMANDATIONS

Au terme de cette étude qui a porté sur les eaux usées de l’unité industriel de Ferké 2, nous

proposons les recommandations suivantes dans l’optique de contribuer à une meilleure

gestion des eaux usées du complexe sucrier pour une diminution des volumes et des charges

polluantes des rejets. Il s’agit entre autre de :

Installer des ouvrages appropriés au sein de l’usine de Ferké 2 pour l’évaluation des

débits d’eaux usées (débitmètres ; déversoirs)

Effectuer un suivi régulier des performances de la station à travers des analyses

régulières des paramètres microbiologiques et physico-chimiques des eaux usées ;

Permettre une utilisation efficiente des eaux par chaque unité de production au sein de

l’usine à travers des bilans hydriques réguliers.



61


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Proche-Orient et bureau sous-régional pour l’Afrique du nord. 2003. « l’irrigation avec des

eaux usées traitées ». . Manuel d’utilisation.

Passy-foutou, jean-Dimitrov. 2007. « caractérisation chimique et bactérienne des eaux usées brutes

de la station de kossodo ».



I


ANNEXES

I.Coordonnées des points de prélèvementS…………………………………………………………… II

II. Complexe sucrier de ferke2………………………………………………………………………… III

III. Résultats des analyses du laboratoire VAGNY LAB……………………………………………... IV

IV. Résultats analyses du laboratoire usine Ferké 2…………………………………………………... VI

V. Règlementation de rejets des eaux usées en Côte d’Ivoire…………………………………...…..... VIII

VI. Norme de l'OMS de réutilisation des eaux usées en irrigation…………........................................ IX

VII. Norme ivoirienne des substances toxiques de rejets des eaux usées dans la

nature…………………………………………………………………….……………………………... X

VIII. Norme de la FAO de réutilisations des eaux usées en irrigation………………………………... XI

IX. Matériels de prélèvements des échantillons…………………………………………... XII

X. les réactifs à utiliser pour les paramètres………………………………………………………...… XIII

XI. Campagne de collecte des données………………………………………………………………... XV

XII. Echantillons des points de prélèvements…………………………………………………………. XVI

XIII. Résultats analyses microbiologiques……………………………………………………………. XVII

XIV. Evaluation des couts de construction des ouvrages de xv.la station a boues

activées…………………………………………………………………………………………………

XVIII

XV. Evaluation du cout de fonctionnement de la station a boues

activées……………………………………………………………………………………………..

XIX

XVI. Processus de production du sucre au sein de l’usine de Ferke 2…………………………………

XX



II


I. Coordonnées des points de prélèvements

N° Coord_X Coord_Y OBSERVATION

1 241227.067 1031625.826 Bandama (Amont Station R2)

2 241555.326 1031547.042 Bandama (Amont Station R2)

3 241187.512 1030961.631 Bandama (Station R2)

4 247139,783 1029063,973 Usine (Point de sortie)

5 247335,985 1029219,215 Usine (Arrière usine)

6 247255,138 1029266,543 Usine (Chaudière-Moulin)



III


II. Complexe sucrier de Ferke 2

Etude de faisabilité de la réutilisation des eaux usées issues du complexe sucrier de la SUCAF (Ferké 2) en Côte d’Ivoire pour l’irrigation de la canne à sucre.

IV


III. Résultats d’analyses du laboratoire VAGNY LAB

Paramètres Unités

Norme :

Arrêté SIIC

N°01164

du 04/11/08

rejets des

émissions

Echantillons

Sortie

totale usine

F2

19_20-03-

19

Sortie totale

usine F2

21_22-03-20

Lavage Canne

/Arrière usine

F2

19_20-03-19

R2 (eau

potable) usine

F2

19_20-03-19

Moulins/

chaudières usine

F2

19_20-03-19

Méthodes

NTK mg/L ≤50 290 411 263 15,5 116 ISO 5663 : 1984/

VAGNY LAB

DBO5 mg/L ≤100 3600 3179 1188 56 1678 ISO 5815-2:2003/

VAGNY LAB

HUILE ET

GRAISSE mg/L ≤10 220 140 420 <2 <2

NF T90-202 : 2001/

VAGNY LAB

PLOMB mg/L ≤0,5 0,001 <0,001 0,001 <0,001 0,001 ISO 15586 : 2003/

VAGNY LAB

CHROME mg/L ≤0,1 0,09 0,07 0,12 0,02 0,05 ISO 9174 : 1998/

VAGNY LAB

ARSENIC µg/l

1,7 1,44 1,34 <1 1,1 ISO 15586 : 2003/

VAGNY LAB

NICKEL mg/L ≤0,5 0,023 0,006 0,01 0,003 0,003 ISO 15586 : 2003


V


III. Résultats analyses du laboratoire usine Ferke 2

Paramètres

Sortie toutes

eaux F2

19-20/03/19

Sortie toutes

eaux F2

21-22/03/19

Lavage Canne

et

Arrière usine

19-20/03/19

Eaux

chaudières et

Moulins

19-20/03/19

R2 Alimentation

station traitement

des eaux

21-22/03/19

Méthodes :

Laboratoire

Usines SUCAF-

CI

Norme :

Arrêté SIIC

N°01164 du

04/11/08

MERCURE µg/l

<0,5 <0,5 <0,5 <0,5 <0,5 ISO 17852 : 2006/

VAGNY LAB

Coliformes

Fécaux UFC/100ml ≤1000 2,7.105 5,2.105 8,8.104 4,3.104 1,4.105 Méthode interne

Streptocoques

fécaux UFC/100ml ≤1000 >3000 >3001 >3002 >3003 >3004

Méthode interne/

VAGNY LAB


VI


NH3-N (mg/L) <0,002 0 2,4 0,12 0,3 DR-900

HACH

DCO (mg/L) 5965 4 617 2572 1300 137 DR-900

HACH ≤300 mg/L

SiO2 (mg/L) 0 21 0 3 7 DR-900

HACH

AL3+ (mg/L) >0,8 0,297 <0,1 0,055 0,265 DR-900

HACH ≤5 mg/L

CN- (mg/L) 0 0,012 0,009 0,01 0,009 DR-900

HACH ≤0.1 mg/L

NO3—N (mg/L) 0 0 0 0 0

DR-900

HACH

NO2—N (mg/L) 0,008 0 0 0 0

DR-900

HACH

PHOSPHORE

TOTAL (mg/L) 13 12,6 20 18,2 1

DR-900

HACH

MES (mg/L) 788 630 355 241 86 DR-900

HACH

F- (mg/L) 1,75 0,09 0,31 0,07 0 DR-900

HACH ≤ 15 mg/L

Cl2 (mg/L) 0 0,13 0,08 0,14 0 DR-900

HACH


VII


Cu (mg/L) 0 0,47 0,04 0,1 0 DR-900

HACH ≤ 0.5 mg/L

Fer total (mg/L) 1,96 >3,00 >3,00 1,63 >3,00 DR-900

HACH ≤ 5 mg/L

Mn (mg/L) >0,700 >0,700 >0,700 0,615 0,553 DR-900

HACH ≤ 1 mg/L

SO42-(mg/L) 73 2 0 0 0

DR-900

HACH

Zn (mg/L) 0,65 0,06 0,03 0,18 0,09 DR-900

HACH ≤ 2 mg/L

IV. REGLEMENTATION DE REJETS DES EAUX USEES EN COTE D’IVOIRE

Ph T° MES DBO5 DCO Azote

Le Phosphore

(le phosphore

total)

Les Huiles et

Graisses


VIII


Normes

de

rejets

5,5-8,5

(Autres

traitements)

≤40°C

Abattement de 80 % sur la

DBO5 et les MES ; 75%

sur la DCO, les substances

azotées et phosphorée

sur un effluent non

décanté est de

150mg/L si le flux

journalier maximal

autorisé n’excède pas

50Kg/J, au-delà de

50Kg/J, la

concentration

autorisée est de

100mg/L.

un effluent non

décanté est de

500mg/L si le

flux journalier

maximal

autorisé

n’excède pas

150Kg/J au-

delà, la

concentration

autorisée est de

300mg/L.

50 mg/L en

concentration

moyenne

mensuelle

lorsque le

flux

journalier

maximal

autorisé est

égal ou

supérieur à

100 Kg/J.

15 mg/L en

concentration

moyenne

mensuelle

lorsque le

flux

journalier

maximal

autorisé est

égal ou

supérieur à

30 Kg/J.

30mg/L en

concentration

moyenne

mensuelle si

le flux

journalier

maximal

autorisé

n’excède pas

5Kg/J au-

delà de 5Kg/J

la

concentration

autorisée est

de 10mg/L

5,5-9,5

(traitement

chimique)

150 mg/L si le flux

journalier maximal

autorisé n’excède pas 15

Kg/J au-delà de 15Kg/J, la

concentration autorisée est

de 50mg/L

V. NORME DE L’OMS DE REUTILISATION DES EAUX USEES EN IRRIGATION

Catégories Conditions de

Réutilisation Groupes exposés

Techniques

d’irrigation

Nématodes

intestinaux b

Coliformes

fécaux/100mL

Traitements recommandés pour

atteindre le niveau de qualité

microbiologique

A

Irrigation sans restriction

A1 pour les cultures

maraîchères consommées

crues, les terrains de

sports, les parcs publics d

Travailleurs,

consommateurs,

public

Toutes ≤ 1 ≤ 10d

Série de bassins de stabilisation,

réservoir de stockage et de

traitement ou traitement équivalent

Permettant d’atteindre la qualité

microbiologique escomptée


IX


B

Irrigation restreinte.

Céréales, cultures

industrielles, fourragères,

pâturage et forêtc

Travailleurs

Population sis

dans

l‘environnement

proche

Par aspersion

Par rigole

d’infiltration ou

par gravité

Toutes

≤ 1

≤ 1

≤ 0.1 e

≤ 10 5

≤ 10 3

≤ 10 3

Série de bassins de rétention avec

un temps de séjour suffisant (8 à 10

jours) ou traitement équivalent

permettant l’abattement des œufs

d’helminthes et des coliformes.

C

Irrigation localisée sur

des cultures ( f) de la Catégorie B s’il

n’y a pas d’exposition

des travailleurs ou du

public

Aucun Goutte-à-goutte,

micro-jet, etc.

Non

applicable Non applicable

Pré-traitement nécessaire pour des

raisons techniques liées à

l’irrigation, mais pas moins qu’une

sédimentation primaire

a : Dans certains cas, tenant compte du contexte épidémiologique, socioculturel et environnemental, ces limites sont changées en conséquence ;

b : Les espèces de Ascaris et Trichuris;

c : Durant la période d’irrigation

d : Des limites plus restrictives de moins de 200 coliformes fécaux /100 mL sont plus appropriées pour les Golfs, les hôtels et des espaces où le public peut avoir un contact

direct avec les espaces irrigués.

e : Cette limite peut être augmentée à ≤ 1 œuf/l si (i) il fait chaud et sec et que l’irrigation de surface n’est pas pratiquée ou (ii) le traitement de l’eau

contient aussi des traitements chimiothérapiques anti-helminthes.

f : Dans le cas des arbres fruitiers, l’irrigation doit s’arrêter deux semaines avant la récolte, et aucun fruit ne doit être récolté au sol. L’irrigation par aspersion ne doit pas être

utilis



X

GNAMIEN Yao Kader Promotion : 2017-2018 Juillet

2019

VI. Norme ivoirienne des substances toxiques de rejets des eaux usées dans la nature

N° PARAMETRES CONCENTRATION

1 Phénols 0,3 mg/L si le rejet dépasse 3 g/j

2 Chrome Hexavalent 0,1 mg/L si le rejet dépasse 1 g/j

3 Cyanures 0,1 mg/L si le rejet dépasse 1 g/j

4 Plomb (en Pb) 0,5 mg/L si le rejet dépasse 5 g/j

5 (en Cu) 0,5 mg/L si le rejet dépasse 5 g/j

6 Chrome (en Cr) 0,5 mg/L si le rejet dépasse 5 g/j

7 Nickel (en Ni) 0,5 mg/L si le rejet dépasse 5 g/j

8 Zinc (en Zn) 2 mg/L si le rejet dépasse 20 g/j

9 Manganèse (en Mn) 1 mg/L si le rejet dépasse 10 g/j

10 Etain (en Sn) 2 mg/L si le rejet dépasse 20 g/j

11 Fer, aluminium et composés (en Fe+Al) 5 mg/L si le rejet dépasse 20 g/j

12 Hydrocarbures totaux 10 mg/L si le rejet dépasse 100 g/j

13 Fluor et composés (en F) 15 mg/L si le rejet dépasse 150 g/j

14

Substances toxiques, bioaccumulables ou

nocives pour l’environnement (fait en sortie

d’atelier, soit au rejet final, en flux et

concentrations cumulés):

0,05 mg/L si le rejet dépasse 0 ,5g/j ;

1,5 mg/L si le rejet dépasse 1g/j

4 mg/L si le rejet dépasse 10g/j L’arrêt

d’autorisation fixe les valeurs limites de

rejet si le rejet dépasse 10 g/j.



XI


2019

VII. NORME DE LA FAO DE REUTILISATION DES EAUX USEES EN

IRRIGATION

Problèmes Potentiels en

Irrigation

Degré de restriction à l'usage

Unités Aucun Léger à

modéré Sévère

Salinité

ECw1

ou

TDS

dS/m < 0.7 0.7 - 3.0 > 3.0

mg/L < 450 450 – 2000 > 2000

Infiltration

SAR2 =0 - 3 et ECw =

dS/m

> 0.7 0.7 - 0.2 < 0.2

=3 – 6 = > 1.2 1.2 - 0.3 < 0.3

=6 – 12 = > 1.9 1.9 - 0.5 < 0.5

=12 – 20 = > 2.9 2.9 - 1.3 < 1.3

=20 – 40 = > 5.0 5.0 - 2.9 < 2.9

Toxicité Spécifique des ions

Sodium (Na)

Irrigation de surface SAR < 3 3 – 9 > 9

Irrigation par aspersion méq/l < 3 > 3

Chlorure(Cl)

Irrigation de surface méq/l < 4 4 – 10 > 10

Irrigation par aspersion méq/l < 3 > 3

Bore (B) mg/L < 0.7 0.7 - 3.0 > 3.0

effets divers

Azote (NO3-N)3 mg/L < 5 5 – 30 > 30

Bicarbonate (HCO3) méq/l < 1.5 1.5 - 8.5 > 8.5

pH Gamme normale 6.5 - 8.4

1 ECw signifie la conductivité électrique en deciSiemens par mètre à 25°C.

2 SAR signifie le taux d'adsorption de sodium (sodium adsorption ratio).

3 NO3 -N signifie l'azote sous forme de nitrate rapporté en termes d'azote élémentaire. NH4-N et

N-organique devraient être également examinés dans les eaux usées.



XII


2019

VIII. Matériels de prélèvements des échantillons

Flacons en plastique de 2l : Pour analyse physicochimique d’eaux usées

Quantité : 10 flacons

Glacière pour l’acheminement des prélèvements vers le laboratoire :

Quantité : 2 glacières + des glaçons

Flacons stériles : pour les paramètres microbiologiques

Quantité : 10 flacons

Flacons en verre : Pour le prélèvement des eaux non traitées

Quantité : 10 verres

Un thermomètre

Un pH-mètre et un conductivimètre

Un mixeur

Un reacteur pour la DCO (150°C)

La DR 900

10 cuves d’échantillon de 10 ml

10 cuves d’échantillon de 25 ml



XIII


2019

IX. Les réactifs à utiliser pour les paramètres

Azote ammoniacal:

un lot Réactif salicylate pour ammoniac;

un lot sachet de poudre de réactif cyanurate pour ammoniac

un lot de Tube™ AmVer™

Demande Chimique en Oxygène:

Un lot de tubes de réactifs de minéralisation DCO

Silice

un lot sachet de poudre de réactif molybdate pour le dioxyde de silicium

un lot sachet de poudre de réactif acide pour dioxyde de silicium

un lot sachet de poudre d'acide citrique

Aluminum

un lot sachet de poudre d'acide ascorbique

un lot sachet de poudre de réactif AluVer 3

un lot sachet de poudre de réactif Bleaching 3

Nitrates

Un lot sachet de poudre de réactif NitraVer 6

Un lot sachet de poudre de réactif NitriVer 3

Nitrites

un lot sachet de poudre de réactif NitriVer 3.

Phosphates

1 ml de réactif molybdate.

1 ml de solution de réactif acide aminé.

Fluorure

2,0 ml de solution de réactif SPADNS

Chlore libre

un lot sachet de poudre DPD

Cuivre

un lot sachet de poudre de réactif pour cuivre CuVer 1

Fer

un lot sachet de poudre de réactif au fer FerroVer

Manganèse

un lot sachet de poudre d'acide ascorbique

12 gouttes de solution alcaline réactive au cyanure

12 gouttes de solution témoin PAN à0,1 %

Sulfate

un lot sachet de poudre de SulfaVer 4

zinc

un lot sachet de poudre de réactif ZincoVer 5

Dureté, Calcium et magnésium



XIV


2019

un compte-gouttes de 1,0 ml pour ajouter 1,0 ml de solution témoin de calcium

et magnésium.

un compte-gouttes de 1,0 ml pour ajouter 1,0 ml de solution alcaline pour

l'analyse du calcium et du magnésium

1 goutte de solution EDTA 1 M

1 goutte de solution EGTA

Détermination des staphylocoques

Monter le dispositif de filtration en y plaçant la membrane stérile de filtration

avec la pince stérile ;

Filtré un volume d’échantillon (avec dilution si possible)

Une fois la filtration terminé, enlever la membrane avec une pince stérilisé et

la déposé sur la boite de pétri à la gélose de CHAPMAN de sorte a évité qu’il

se produise des bulles d’air entre le milieu et la membrane ;

Incuber 36°C pendant 48 heures la boite de pétri renversé.

Détermination des coliformes





la déposé sur la boite de pétri à la gélose de VRBL de sorte a évité qu’il se

produise des bulles d’air entre le milieu et la membrane ;


Détermination des mésophiles





la déposé sur la boite de pétri à la gélose de PCA de sorte a évité qu’il se

produise des bulles d’air entre le milieu et la membrane ;




XV


2019

X. Campagne de collecte des données

XI. Echantillons des points de prélèvements



XVI


2019

XII. Résultats analyses microbiologiques



XVII


2019

Paramètres unités

Echantillons

Echantillon

composite:

Sortie totale

usine F2

19_20-03-19

Echantillon

composite:

Sortie totale

usine F2

21_22-03-20

Echantillon

composite:

Lavage

Canne

/Arrière

usine F2

19_20-03-19

Echantillon

composite:

R2 (eau

potable)

usine F2

19_20-03-19

Echantillon

composite:

Moulins/

chaudières

usine F2

19_20-03-19

Coliformes

Fécaux UFC/100ml 2,7.105 5,2.105 8,8.104 4,3.104 1,4.105

Streptocoques

fécaux UFC/100ml >3000 >3001 >3002 >3003 >3004

Staphylocoques UFC/100ml 4880 600 à 2450 540 à 4220

360 à 2270

Mésophiles UFC/100ml 3290à 964 6050 à

11120

2400 à

13330 4890 à 1200

Coliformes

totaux UFC/100ml 3560 à13340

2200 à

11560 1200à 13340

1556 à 6670

XIII. Evaluation des coûts de construction des ouvrages de la station a boues activées



XVIII


2019

XIV. Evaluation du cout de fonctionnement de la station a boues activées

Paramètre Formule d’évaluation des couts ($)

Bâtiments dégrillage, déssableur-déshuileur ((674*((Qj)^0,611)))

Décanteur Primaire ((-0,00002*(Qj)^2)) + (19,29*C3)+220,389

Bassin d'aération (72*Qj)+368,043

Clarificateur ((2941*((Qj)^0,609)))

Bassin de chloration ((795*((Qj)^0,598)))

Digesteur anaérobique ((-0,00002*(Qj)^2)) + (23,7*C3) +208,627

Main d'œuvre administratif (8,31)*(Qj^0,717)



XIX


2019

Paramètre Formule d’évaluation des couts ($)

Bâtiments dégrillage, déssableur-déshuileur ((-0,000001*(Qj)^2))+ (2,36*C4) + 24,813

Décanteur Primaire ((-0,000001*(Qj)^2)) + (2,36*C4) +24,813

Bassin d'aération (4,58* Qj)+36,295

Clarificateur (3,3* Qj)+5,842

Chloration ((-0,000001*(Qj)^2)) + (2,36*C4) +24,813

Epaississeur-lits de séchages (8,54)*(Qj^0,717)

XV. Processus de production du sucre au sein de l’usine de Ferke 2



XX


2019

ETUDE DE FAISABILITE DE LA REUTILISATION DES EAUX USEES ...

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