ETUDE DE LA QUALITE PHYSICO -CHIMIQUE ET...

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

FACULTE DES SCIENCES

DEPARTEMENT DE CHIMIE MINERALE ET CHIMIE PHYSIQUE

LICENCE D’I NGENIERIE EN SCIENCES ET TECHNIQUES DE L’EAU (L.I.S.T.E)

Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de Licence

d’Ingénierie en Sciences et Techniques de l’Eau

Intitulé

Présenté par :

RASOAHARY Nivo Félix

RAZAFINDRASIZA Baba Denise

Soutenu le 24 Juillet 2014 devant la commission d’examen composée de :

Président du Jury : Professeur RABESIAKA Mihasina

Encadreur Pédagogique : Madame RABETOKOTANY Monique

Examinateur : Monsieur RAVELONA Andry Judicaël

Année Universitaire: 2013-2014

ETUDE DE LA QUALITE PHYSICO-CHIMIQUE

ET

BACTERIOLOGIQUE DES EAUX DE PUITS

(Quartier Andoaranofotsy et Ambolokandrina)

i

Dédicace

Nous dédions ce mémoire :

A toute notre famille et en particulier à

-Nos parents

-Nos frères et sœurs

Et à tous ceux qui ont apporté leur soutien moral et financier dans l’élaboration

de ce document.

ii

REMERCIEMENTS

En premier lieu, nous tenons à remercier le Bon Dieu qui nous ont donné force et connaissances dans la conception de ce

Mémoire. Nous exprimons notre gratitude et notre profonde considération et plus particulièrement aux personnes citées ci-

dessous:

- à Monsieur le Doyen de la faculté des sciences de l’Université d’Antananarivo,

- au Docteur TINASOA RAMAMONJY Manoelson, Chef de Département Chimie Minéral et Chimie

Physique

- à Monsieur RAZANAMPARANY Bruno, Professeur, Responsable de la formation LISTE qui nous a autorisé la soutenance

de ce mémoire

-au Professeur RABESIAKA Mihasina , Enseignant Chercheur à la Faculté des Sciences d’Université d’Antananarivo

- à Madame RABETOKOTANY Monique, Enseignante à la Formation LISTE d’avoir pris en charge l’encadrement

pédagogique, et a consacré son précieux temps pour notre suivi et notre orientation dans l’évolution de nos travaux.

-à Monsieur RAVELONA Andry Judicaël , Enseignant Chercheur à la Faculté des Sciences d’Université d’Antananarivo

-à tous les enseignants de la formation LISTE qui n’ont jamais cessé de chercher tous les moyens possibles pour nous

donner une meilleure formation

- à Madame RAKOTOMAHANINA Pascale chef de Département Qualité Eau (DQO) au niveau de la Direction de

l’Exploitation Eau de la JIRAMA

-à Monsieur RAKOTOARIVELONANAHARY Bruno, chef de Service contrôle qualité physico-chimique des eaux au sein du

département DQO, pour nous avoir aidés dans tous nos travaux au laboratoire.

- à Monsieur ANDRIAMIALY Faralahy Lalaina chef de groupe de contrôle qualité physico-chimique des eaux au sein du

département DQO, pour nous avoir assistés et dirigés pendant toute la durée de notre stage et à tout le personnel de la

société pour leurs aides et collaboration

-à Monsieur RAMINOSON Tantely Nirina Jacky chef de Service Microbiologique et Gestion Sécurité Sanitaire Eau

laboratoire centrale Mandroseza

Nous tenons aussi à remercier vivement :

- tous les membres de nos familles qui nous ont soutenus matériellement, financièrement et moralement

- tous les collègues et amis qui nous ont soutenus directement ou indirectement jusqu’à la finalisation de ce présent

mémoire.

iii

Sommaire

Liste des tableaux ............................................................................................................... vi

Liste des figures .................................................................................................................. vii

Liste des annexes ................................................................................................................ viii

Liste des abréviations ......................................................................................................... ix

INTRODUCTION .............................................................................................................. 2

PARTIE I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE .................................................. 4

I. RESSOURCE EN EAU ET CAPTAGE ......................................................................... 5

I .1. Cycle global de l’eau .................................................................................................. 5

I.1.1.Cycle océanique ......................................................................................................... 5

I.1.2.Cycle continentale ...................................................................................................... 5

I.2.Ressource en eau ........................................................................................................... 6

I.2.1.Définitions ................................................................................................................... 7

-Eaux de surfaces .................................................................................................... 7

-Eaux Souterraines .................................................................................................. 7

I.3.Captage d’eau souterraine ............................................................................................. 7

I.3.1.Description géographique des deux lieux .................................................................. 8

a. Andoharanofotsy ................................................................................................. 8

b. Ambolikandrina .................................................................................................. 8

I.3.2.Puits ............................................................................................................................ 9

a. Définitions .......................................................................................................... 9

-Puits traditionnel ........................................................................................ 9

iv

-Puits modernes .......................................................................................... 10

b. Caractéristiques techniques du puits ................................................................. 12

c. Sources de contamination ................................................................................. 12

PARTIE II : ANALYSE ................................................................ 14

II. ANALYSE PHYSICO-CHIMIQUE ET BACTERIOLOGIQUE ................................ 15

II.1.Analyse de la qualité de l’eau ...................................................................................... 15

II.1.1.Analyse physique ...................................................................................................... 15

a. Température ........................................................................................... 15

b. pH ........................................................................................................... 15

c. Turbidité .................................................................................................. 16

d. Conductivité ............................................................................................ 17

II.1.2.Analyse chimique ..................................................................................................... 18

1. Méthode volumétrique ................................................................................................... 18

a. Dureté totale ............................................................................................. 19

b. Alcalinité ................................................................................................. 19

c. Chlorures .................................................................................................. 20

d. Matières organiques ................................................................................. 20

2. Méthode néphélométrique ............................................................................................... 21

Sulfates……………………………………………………………………………..21

3. Méthode colorimétrique ................................................................................................. 21

a. Dosage des nitrites ................................................................................ 21

b. Dosage des nitrates ................................................................................ 21

v

c. Dosage d’ammonium libre ...................................................................... 22

d. Dosage du fer ......................................................................................... 23

II.2. Analyse bactériologique ............................................................................................. 24

a. Coliformes totaux .................................................................................... 24

b. Eschérichia – coli ................................................................................... 25

c. Streptocoques fécaux .............................................................................. 25

d. Anaérobie sulfito-réducteur .................................................................... 26

PARTIE III : RESULTATS ET COMMENTAIRES .............................. 28

III. LES RESULTATS D’ANALYSE ET ESSAI DE TRAITEMENT ............................. 29

III.1. Résultats d’analyse ..................................................................................................... 29

III.2.Desinfection par le chlore ........................................................................................... 31

III.2.1.Désinfection par hypochlorite de calcium ............................................................... 32

III.2.2.Désinfection par hypochlorite de sodium (Sur’Eau) ............................................... 35

III.3. Suggestions ................................................................................................................. 41

III.4. Conclusion .................................................................................................................. 46

Références bibliographiques .............................................................................................. 47

Annexes ............................................................................................................................... 48

Table des matières .............................................................................................................. 57

Résumé

vi

LISTE DES TABLEAUX

Tableau1 : Caractéristiques techniques des puits…………………………………………….12

Tableau 2 : Relation entre pH et nature des eaux…………………………………………….16

Tableau 3 : Relation entre turbidité et aspect de l’eau……………………………………….16

Tableau 4 : Relation entre conductivité et minéralisation des eaux………………………….17

Tableau 5 : Analyse de la dureté totale et de la dureté calcique …………………………..19

Tableau 6 : Analyse des titres alcalimétriques ………………………………………………20

Tableau 7 : Analyse nitrites, nitrates, sulfates, ammonium…………………………………..22

Tableau 8 : Normes de paramètres physiques ……………………………………………….23

Tableau 9 : Analyse des quatre germes testes……………………………………………….26

Tableau 10 : Résultats d’analyse avant traitement…………………………………………29

Tableau 11 : Caractéristiques de l’hypochlorite de calcium et de sodium………………….32

Tableau 12 : Résultats des essais de désinfection par hypochlorite de calcium……………33

Tableau 13: Résultats des essais de désinfection par hypochlorite de sodium (Sur’ Eau)….36

Tableau 14 : Taux de désinfection optimaux………………………………………………..38

Tableau 15 : Résultats d’analyse après traitement…………………………………………..38

Tableau 16 : Désinfection par l’hypochlorite de calcium…………………………………...43

Tableau 17 : Désinfection par l’hypochlorite de sodium…………………………………...44

vii

LISTE DE FIGURE

Figure 1 : Cycle de l’eau………………………………………………………………………6

Figure 2 : Carte Andoharanofotsy……………………………………………………………8

Figure 3 : Carte Ambolokandrina……………………………………………………………..9

Figure4 : Puits traditionnel…………………………………………………………………..10

Figure 5 : Puits moderne……………………………………………………………………..11

Figure 6 : Sources de pollution……………………………………………………………....13

Figure 7 : pH-mètre…………………………………………………………………………15

Figure 8 : Turbidimètre…………………………………………………………………….17

Figure 9 : Conductimètre…………………………………………………………………….18

Figure 10 : Spectrophotomètre……………………………………………………………….23

Figure 11 : Coliformes totaux………………………………………………………………25

Figure 12 : Escherichia Coli…………………………………………………………………………25

Figure 13 : Streptocoques fécaux…………………………………………………………..25

Figure 14 : Anaérobies sulfito-réducteurs……………………………………………………26

Figure 15 : Allure de la courbe de chloration des eaux de puits par l’hypochlorite de

calcium………………………………………………………………………………………34

Figure 16 : Allure de la courbe de chloration des eaux de puits par l’hypochlorite de

sodium………………………………………………………………………………………36

Figure 17 : Eau avec orthotolidine………………………………………………………….37

viii

LISTE DES ANNEXES

Annexes I : Méthode d’analyse

Annexes II : Structure d’ouvrages de puits moderne

ix

LISTE DES ABREVIATIONS

E.D.T.A : Acide Ethylène Diamine Tétracétique

HCO3- : ion bicarbonate

m : mètre

m3 : mètre cube

mg : milligramme

mL : millilitre

mg.L-1 : milligramme par litre

% : pourcentage

NO2- : nitrites

NO3- : nitrates

NH4+ : Ammoniaque

O.M.S : Organisation Mondiale de la Santé

pH : potentiel d’hydrogène

NTU : Nephelometric Turbidity Unit

µs.cm-1 : microsiemens par centimètre

SO4-- : ions sulfates

T.D.S : solides Totaux Dissous

°f : degré français

NaHCO3 : bicarbonate de sodium

KI : iodure de potassium

E .coli : Escherichia coli

x

°C : degré Celsius

Km² : kilomètre carré

MeS : matières en suspension

mn : minute

nm : nanomètre

INTRODUCTION

Etude de la qualité physico-chimique et bactériologique des eaux de puits

2

INTRODUCTION

L’eau, comme toute matière, peut se retrouver sous trois états différents : solide (glace,

neige), liquide (océans, rivières) et gaz (vapeur d’eau de l’atmosphère, sous forme de nuage et

de brouillard par exemple).

La plus grande partie de l’eau sur Terre se trouve sous sa forme liquide : les mers et les

océans contiennent plus de 97 % du volume d’eau total ; l’eau ruisselle également en surface

sous la forme de rivières (0,01 %) et dans le sous-sol (0,06 %).L’eau douce, utilisée par les

hommes, ne représente donc que 2,8 % de l’eau du globe.

L’eau est présente dans de nombreux gestes quotidiens : prendre une douche nécessite de 30 à

80 litres d’eau, un bain 150 litres environ, un cycle de lave-vaisselle environ 20 litres mais la

moyenne mondiale est de 40 litres d’eau par jour par personne [1]. La consommation d’une

eau potable, facteur déterminant dans la prévention des maladies liées à l’eau, doit bénéficier

d’une attention particulière. En effet, l’eau destinée à la consommation humaine ne doit

contenir ni substances chimiques dangereuses, ni germes nocifs pour la santé, ce qui

nécessite un traitement préalable.

A Madagascar, La JIRAMA ou Jiro sy Rano Malagasy, compagnie nationale d’eau et

d’électricité de Madagascar est chargée de satisfaire les besoins en eau potable et en

électricité des ménages et entreprises malagasy, conformément aux besoins de lutte contre la

pauvreté et au développement rapide de la nation.

Le taux d’accès à l’eau potable de la population malagasy est de 43% en 2013 [2] ceci vient

du fait que la majorité des ménages utilisent l’eau prévenant des eaux de surface ou des

eaux souterraines non protégées.

Ce qui nous a amené de choisir le thème intitulé « étude de la qualité physico-chimique

et bactériologique des eaux de puits » avec les objectifs ci-après :

Objectif général

- Etudier la qualité physico-chimique et bactériologique de l’eau des puits dans le quartier

d’Andoharanofotsy et d’Ambolokandrina

Objectifs spécifiques

-Description du type de captage de ces eaux de puits


3

- Caractérisation de la qualité physico-chimique et bactériologique de ces eaux de puits

-Identification des éventuelles sources de contamination

- Définition du type de traitement en vue de potabilisation

-Emission des propositions d’améliorer le système de captage en vue d’une meilleure

protection

-Changer les attitudes des utilisateurs en vue de garantir la qualité de l’eau


4

ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE


5

I.RESSOURCE EN EAU ET CAPTAGE

I.1 .Cycle global de l’eau

Le cycle global de l’eau se divise en deux :

� Le cycle océanique

� Le cycle continental

I.1.1. Cycle océanique

L’ eau océanique commence par la transformation de l’eau en vapeur sous l’action de

l’évaporation au niveau du plan libre et de la transpiration des végétaux marin donc évapo-

transpiration .La vapeur monte dans l’atmosphère, se condense en nuage qui se précipite sous

forme liquide, sous forme solide, et , l’eau tombe dans la mer ou dans l’océan. [3]

I.1.2. Cycle continental

L’eau continentale commence par la transformation de l’eau en vapeur sous l’ action de

l’évaporation au niveau du plan d’eau libre (lac ,rivière…)et de la transpiration des végétaux

donc évapo-transpiration la vapeur monte dans l’atmosphère se condense en nuage qui se

précipite sous forme liquide ou sous forme solide et l’eau tombe dans les eaux de surface ou

sol.[3]

Les phénomènes qui interviennent dans le cycle de l’eau :

� L’évaporation transpiration

� La condensation

� La précipitation

� Le ruissellement

� L’infiltration

Cela donne le bilan hydrique de l’eau qui se conserve dans un système quelconque


6

P=R+ I- ET S

P : quantité de pluie tombée

R : quantité d’eau de ruissellement

I : quantité d’eau filtrée

ET : quantité d’eau évaporée

S : quantité d’eau stockée ou utilisée

Figure 1 : Le cycle de l’eau

I.2. Ressource en eau

On distingue deux types de ressource en eau :


7

• Ressource en eau de surface

• Ressource en eau souterraine

I.2.1.Définitions

• Les eaux de surface sont définies comme étant toutes les eaux naturelles

qualifiées ouvertes sur l’atmosphère y compris les fleuves, lacs, les réservoirs, la

mer.

Les eaux de surfaces se répartissent en eau circulante ou stockée (stagnante).

Les eaux souterraines sont les eaux qui se trouvent sous la surface du sol en contact direct

avec le sol ou le sous-sol

• Leur origine est due à l’accumulation d’infiltration dans le sol qui varie en

fonction de la porosité et de la structure géologique.

De point de vue hydrogéologique les couches aquifères se divisent en :

� Nappes phréatiques ou alluviales : Peu profondes et alimentées

directement par les précipitations pluvieuses ou les écoulements d’eau

en dessus,

� Nappes captives : Plus profondes que le premier et séparées de la

surface par une couche imperméable, l’alimentation de ces nappes est

assurée par l’infiltration sur leurs bordures.

Les eaux souterraines sont généralement de meilleure qualité que les eaux de surface et ne

nécessitent pas un traitement complet (et dispendieux) tel qu’exigé le règlement sur la qualité

de l’eau potable.

I.3. Captage d’eau souterraine

Le captage d’eau souterraine est une installation qui permet de puiser l’eau à partir des nappes

d’eau souterraine qui se situent à la surface du sol.

On distingue deux types de captage d’eau souterraine :


8

• les captages individuels, qui sont destinés à alimenter une résidence isolée

• des captages collectifs, destinés à alimenter plus de 20 personnes.

Ces deux types de captage sont considérés comme captage de puits.

I.3.1.Description géographique des deux quartiers

a. Andoharanofotsy

Andoharanofotsy commune rurale du département Atsimondrano, région d’Analamanga,

province d’Antananarivo s’étend sur une superficie de 9,4km².Elle est située à 9km du centre-

ville et divisée en huit fokontany.

Source: Google earth

Figure 2: Carte Andoharanofotsy

b. Ambolokandrina

Ambolokandrina est l’une de fokontany d’Ambanidia du département d’Antananarivo

Renivohitra du deuxième Arrondissement s’étend sur une superficie de 223,575 ha.


9

Source: Google earth

Figure 3: Carte Ambolokandrina

I .3.2.Puits

a. Définition

Un puits c’est une excavation entre 0,5 à 5m de diamètre, le coté de profondeur peut

atteindre jusqu’à 30 m et on l’utilise soit pour la protection minière, soit pour le captage

d’eau souterraine.

- Puits traditionnel

La majorité de ces puits d'une profondeur de 5 à 20 m sont l'apanage du puisatier qui les

creuse soit à la machine, si la structure de terrain et l'accès le permet et/ou à la main de façon

ancestrale en fonction des demandes particulières, notamment en terrain difficile, dans des

caves, sous-sol d’immeuble, etc…


10

Figure4 : puits traditionnel

-Puits moderne

Le creusement d'un puits se fait par un puisatier. Il faut que le diamètre du puits soit assez

large pour permettre la descente et le travail du puisatier.


11

Figure5 : Puits moderne


12

L’exécution d’un puits fait manuellement peut être décomposée en quatre phases :

-Le creusement en terrain sec

-La construction du cuvelage

-La mise en place du captage

-La réalisation de l’équipement de surface [4]

b. Caractéristiques techniques des puits

Tableau 1 : Caractéristiques techniques des puits

PUITS

ANDOHARANOFOTSY AMBOLIKANDRINA

RAVITOTO

Année de construction 1997 2005

Type de captage Traditionnel Traditionnel

Usage Domestique et cultural Domestique

Type de sol Argileux sableux

Diamètre 1m 1,5m

Profondeur 12m 20m

c. Sources de pollutions des eaux souterraines

Bien que se trouvant en profondeur, ces eaux souterraines peuvent être polluées. Malgré les

nombreux filtrages que subissent les eaux souterraines il est toujours possible qu’elles

contiennent des bactéries ou des éléments indésirables.

Suite à des enquêtes environnementales effectuées sur place autour de ces deux puits, les

principales sources de pollution sont :


13

• Eaux usées domestiques.

• Latrines avoisinantes

• Pénétration d’impuretés par les ouvertures

• Contamination par la présence de fosses septiques

• Fuites des conduites d’égouts

• Activités menées autour du puits

Figure 6 : source de pollution : eaux usées domestiques


14

ANALYSES


15

II. ANALYSE PHYSICO-CHIMIQUE ET BACTERIOLOGIQUES

II.1. Analyse de la qualité de l’eau

L'analyse régulière de la qualité de l'eau est indispensable au maintien d'une réserve d'eau

fiable et sûre. Les résultats de l'analyse permettent de prendre les mesures nécessaires pour

résoudre des problèmes particuliers. Ce qui permet :

• de définir les actions pour protéger adéquatement la source d'eau contre une

éventuelle contamination,

• de garantir une eau qui convient à l'utilisation prévue;

• de choisir le traitement approprié

• et de contrôler l'efficacité de ce traitement.

II.1.1. Analyse physique

a. Température

La détermination de la température est faite au laboratoire à l’aide d’un thermomètre

On lit directement la température exprimée en degré Celsius (°C).

b. pH (potentiel d’hydrogène)

Le pH mesure la concentration des ions H+ dans l'eau et l'acidité ou l'alcalinité à l’aide d’un

pH-mètre. Ce paramètre caractérise un grand nombre d'équilibre physico-chimique

Figure 7 : pH-mètre


16

Tableau 2 : Relation entre pH et nature des eaux

pH Nature des eaux

pH<5 Présence d’acide minéraux ou organique

dans les eaux naturelles

pH=7 pH neutre

5,5<pH<8 pH de la majorité des eaux souterraines

7<pH<8 pH de la majorité des eaux de surfaces

pH>8

Forte alcalinité

c.Turbidité

C’est la mesure de la transparence de l'eau à l’aide d’un turbidimètre, elle est calculée en

fonction de la proportion de la lumière bloquée par l'eau trouble. La turbidité est un

paramètre important à suivre lors de la production d’eau destinée à l’alimentation humaine.

Tableau 3 : Relation entre turbidité et aspect de l’eau

TURBIDITES UNITES ASPECTS

T < 5 NTU Eau claire

5 < T < 30 NTU Eau moins trouble

30 < T <50 NTU Eau légèrement trouble

50<T <200 NTU Eau trouble

T >200 NTU Eau très trouble

T : Turbidité


17

Figure 8 : Turbidimètre

d. Conductivité

C’est la capacité de l'eau à transmettre un courant électrique. La conductivité est directement

proportionnelle à la quantité de sels (ions) dissous dans l'eau

Conductivité/ solides totaux dissous (TDS)

La conductivité électrique a été déterminée à l’aide d’un conductimètre électrique qui permet

de mesurer également les solides totaux dissous.

Tableau 4 : Relation entre conductivité et minéralisation des eaux

Conductivité (µS.cm-1) Minéralisations

conductivité<0,005 Eau déminéralisée

10<conductivité<80 Eau de pluie

80<conductivité<100 Eau peu déminéralisée

100<conductivité<500 Eau moyennement minéralisée

500<conductivité<1000 Eau très minéralisée

> 30000 Eau de mer


18

Figure 9 : conductimètre

NORME DES PARAMETRES PHYSIQUES

- Turbidité : < 5 NTU

- Conductivité : < 3000 µS.cm-1

- Température : 20 à 25 °C

- pH: 6,5 à 9

II.1.2. Analyse chimique

Les analyses chimiques se particularisent par l’utilisation de divers réactifs chimiques

(catalyseur, indicateur coloré, …) et utilisent des appareils pour faciliter la lecture des

résultats. Ces analyses chimiques ont été catégorisées en deux : analyse colorimétrique et

volumétrique (différente de l’autre par l’utilisation d’une solution titrante)

1. Méthode volumétrique

L’analyse consiste à ajouter dans la solution à analyser un indicateur spécifique à chaque

paramètre recherché et à titrer cette solution par un réactif agissant sur ces éléments dosés

dans la solution. Le résultat correspond au volume de la solution titrante versée après virage

de l’indicateur coloré.


19

a. Dureté totale

Le titre hydrotimétrique ou dureté totale exprime la somme des concentrations des cations

Calciques et magnésiens (Ca 2+ ; Mg2+)

Tableau 5 : Analyse de la dureté totale et de la dureté calcique

TH dureté totale THCa dureté calcique

Solution à titrer Eau (diluée ou non) Eau (diluée ou non)

Solution titrante E.D.T.A (acide éthylène diamine

tétraacétique) ou complexon III

E.D.T.A (acide éthylène diamine

tétraacétique) ou complexon III

Solution tampon / catalyseur Tampon TH (pH : 10) Solution NaOH 3N (pH : 12)

Indicateur coloré NET 0,4% (noir ériochrome T,

couleur violet)

Poudre de Patton et Reeder (couleur

bleu violet)

Couleur de départ Rouge vineuse Rouge vineuse

Virage couleur Bleu vert Bleu

Expression résultats TH = Volume versé pour 100 ml

(°F)

THCa = Volume versé pour 100 mL

(°F)

THMg =TH – THCa

b. Alcalinité

La détermination de l’alcalinité est basée sur la neutralisation d’un certain volume d’eau par

un acide minéral dilué, en présence d’un indicateur coloré.

Note : Le titre alcalimétrique (TA) mesure la teneur de l’eau en alcalins libres et en

Carbonates alcalins caustiques.


20

Le titre alcalimétrique complet (TAC) correspond à la teneur de l’eau en alcalins libres,

Carbonates et bicarbonates

Tableau 6 : Analyse des titres alcalimétrique

c. Chlorures

Les chlorures sont dosés en milieu neutre par une solution titrée de nitrate d’argent en

présence de chromate de potassium. La fin de la réaction est indiquée par l’apparition de la

teinte rouge caractéristique du chromate d’argent

d. Dosage des Matières organiques

La méthode utilisée est celle à chaud en milieu alcalin et a pour but de déterminer la teneur en

matières oxydables par le KMnO4 dans les eaux destinées à la consommation humaine. C’est

un oxydation par excès de KMnO4 en milieu alcalin et à ébullition (10 minutes) des matières

oxydables contenues dans l’échantillon et réduction de l’excès de permanganate par le sulfate

ferreux ammoniacal en excès. Le titrage en retour de l’excès de sulfate ferreux ammoniacal

par le permanganate de potassium donne la teneur en matières organiques (en milieu acide)

TA (titre alcalimétrique)

Existence couleur rose ; titrage

TAC (titre alcalimétrique

complet)

Solution à titrer Eau (diluée ou non) Eau (diluée ou non)

Solution titrante Solution H2SO4 N / 50 Solution H2SO4 N / 50

Indicateur coloré Phénolphtaléine Hélianthine

Couleur de départ Rose pH >8,3 Jaune pH > 4,2

Virage couleur Incolore à pH = 8,3 Jaune Orangé pH = 4,2

Expression résultats TA : V versé pour 100 mL(°F) TAC : V versé pour 100mL (°F)


21

2. Méthode néphélométrique

Sulfates

Les sulfates sont précipités en milieu chlorhydrique à l’état de sulfate de Baryum. Les

suspensions homogènes sont mesurées au spectrophotomètre. La valeur de la turbidité

mesurée par le spectrophotomètre est proportionnelle à la teneur en sulfate.

3. Méthode colorimétrique

L’analyse consiste à ajouter dans la solution à analyser un réactif coloré ; la couleur ainsi

obtenue est proportionnelle à la concentration de l’élément minéral recherché. Le résultat qui

est la concentration correspondant à l’intensité de la couleur est lu à l’aide d’un

spectrophotomètre.

a. Dosage des nitrites

La méthode utilisée est celle de la spectrophotométrie d’absorption moléculaire.

(colorimètrie)

En milieu acide (pH : 1,9) la diazotation de l’amino-4 benzène sulfonamide par les nitrites en

présence du déchlorhydrate de N – (naphtyl 1) diamino-1,2 éthane donne un complexe rose

susceptible d’un dosage colorimétrique à λ = 540nm.

Expression des résultats

-La lecture à 540nm donne la concentration en [NO2 -] x 3,29 en mgL-1

b. Dosage des nitrates

La méthode adoptée est celle de la spectrophotométrie d’absorption moléculaire.

Les nitrates sont réduits en nitrites par du cadmium traité au sulfate de cuivre.

Les nitrites produits, donnent avec l’amino-4 benzène sulfonamide un composé diazoïque qui

couplé avec N-(Naphtyl-1) diamine 1,2 éthane donne un complexe rose susceptible d’un

dosage colorimétrique à λ = 540nm.


La lecture à 540nm donne la concentration [NO3 -] mgL-1 = N NO3

- x 4,43


22

c. Dosage de l’ammoniac libre

La méthode utilisée est la Méthode colorimétrique

En milieu alcalin et en présence de nitroprussiate, qui agit comme un catalyseur, les ions

ammonium traités par une solution d’hypochlorite de sodium et de phénol donnent du bleu

d’indophénol susceptible d’un dosage colorimétrique.

Toute la verrerie doit être lavée avec une solution d’acide chlorhydrique à 5%, rincée à l’eau

désionisée ou fraîchement distillée.

Tableau 7: Analyse des Nitrites NO2-, des Nitrates NO3

-, des Sulfates SO42-, Ammonium

NH4+

Nitrites Nitrates sur colonne

à cadmium Sulfates Ammonium

Solution à

titrer Eau Eau Eau Eau

Blanc

réactif Eau distillée Eau distillée - Eau distillée

Solution

tampon Solution H3PO4

Solution NaOH

Tampon concentré

Solution HCl

1/10

Phénol

alcoolique et

nitroprussiate

Indicateur

coloré Réactif coloré Réactif coloré

Solution

BaCl2 100g.L-1

Solution

oxydante

Couleur

solution Rose Rose Blanc cassé Bleu

Absorbance 540 nm 540 nm 650 nm 640 nm


24

Lecture C° N(NO2) C° [N(NO3)+N(NO2)] C° [SO4 2-] C° [NH4+]

Expression

des

Résultats

[NO2-]( mgL-1) =

C° N(NO2) *

3,29

[NO3-]( mg.L-1) = C°

([N(NO3)+ N(NO2)] -

C° N(NO2)) * 4,43

[SO4 2- ]

(mg.L-1)= C°

[NH4+ ]( mg.L-1)

= C° * 20

Figure 10: spectrophotomètre

d. Dosage de Fer

En milieu ammoniacal, le diméthylglyoxime donne en présence du fer Fe2+, un complexe de

coloration rose dont l’intensité est fonction croissante de la concentration.


Comparer la couleur de cette solution avec celle des plaquettes étalons à l’aide d’un

comparateur hydrocure. Lire la teneur en fer correspondante en mg.L-1

Tableau 8 : Normes des paramètres chimiques

Paramètres (analyse volumétrique) Paramètres (analyse colorimétrique)


24

- Dureté TH < 500 mg.L-1 CaCO3

- Chlorure Cl- < 250 mg.L-1

- Matières organiques < 2 mg.L-1 (milieu

alcalin)

-Matières organiques < 5 mg.L-1 (milieu

acide)

- Fer total < 0,5 mg.L-1

- Sulfates < 250 mg.L-1

- Nitrites < 0,1 mg.L-1

- Nitrates < 50 mg.L-1

- Ammonium < 0,5 mg.L-1

II.2.3. Analyse bactériologique

But :

L’analyse bactériologique permet de contrôler la contamination d’une eau par les bactéries et

d’agir en conséquence afin d’avoir une eau potable

L’objectif de l’analyse bactériologique de l’eau n’est pas d’effectuer un inventaire de toutes

les espèces présentes, mais de rechercher soit celles qui sont susceptibles d’être pathogènes,

soit celles qui sont indicatrices de contamination fécale.

On parle également d’indicateur de traitement qui permet d’évaluer l’efficacité de différentes

étapes de traitement de potabilisation mis en œuvre vis-à-vis des différents germes.

a. Coliformes totaux : ce sont des bactéries à gram négatif, non sporulées, oxydase

négative, aérobie ou anaérobie facultative capable de se multiplier en présence de sels

biliaires et fermentent le lactose avec production d’acide et de gaz en 48h à une température

de 37°C.

Elles sont présentes dans les matières fécales, le sol et les végétaux. Elles indiquent la qualité

bactériologique de l'eau et la présence possible de bactéries et de virus pathogène


25

Absence de coliforme totaux Présence de coliformes totaux

Figure 11 : Coliformes totaux

b .Escherichia -Coli : ce sont des coliformes fécaux qui produisent de l’indole à partir du

tryptophane à 44° C, c’est un indicateur plus spécifique d’une contamination fécale.

Figure 12 : Absence et présence de bactéries (E-coli)

c. Streptocoques fécaux : ce sont des bactéries à gram positif, sphérique ou ovoïdes formant

des chainettes non sporulées, catalase négative, possèdent l’antigène D, cultivant en

anaérobiose à 37°C.

Absence de streptocoques fécaux présence de streptocoques fécaux

Figure 13 : streptocoques fécaux


26

d. Anaérobies sulfito-réducteurs : c’est une forme de résistance de micro-organisme se

développant en anaérobiose à 37°C plus ou moins en 24h et ou 48h en gélose viande foie et

donnant des colonies typiques réduisant le sulfite de sodium.

Absence de ASR Présence de ASR

Figure 14 : Anaérobies sulfito-réducteurs(ASR)

Etapes d’analyse

- Les 4 milieux de cultures sont préparés au préalable

- Les eaux à analyser sont filtrées sur une membrane filtrante de porosité 45 µm

- Placement de la membrane ayant fixé les germes dans un milieu de culture spécifique à

chaque germe

- Incubation dans des étuves à température et durée différente : multiplication des germes sur

les membranes suivant la spécificité de chaque milieu de culture

- Dénombrement des germes sur la membrane

Tableau9 : Analyse des quatre germes tests

Germes Couleur

milieu

Tps

incubation

T°

incubation Résultats Normes


27

Coliformes

totaux Vert 24 h 37°C

Colonie

jaune

Halo jaune

< 1 / 100

mL

Escherichia

Coli Vert 24 h 44°C

Colonie

jaune

Halo jaune

<1 / 100 mL

Streptocoques

fécaux Rouge 24 h – 48 h 37°C

Colonie

rouge

violacée

<1 / 100 mL

Anaérobies

sulfito-

réducteurs

Jaune

(milieu en

tube)

24 h 37°C Colonie

noire <1 / 20 mL

L’analyse bactériologique permet de connaitre les bactéries présentes dans l’eau et d’anticiper l’essai

de traitement pour la rendre potable


28

RESULTATS ET

COMMENTAIRES


29

III. RESULTATS D’ANALYSE ET ESSAI DE TRAITEMENT

Dans le cadre de notre étude, plusieurs échantillonnages ont été effectués afin de :

• caractériser la qualité physico-chimique et bactériologique des eaux de puits

• définir par la suite le traitement adéquat correspondant.

III.1. Résultats d’analyse physico-chimique et bactériologique

Les résultats d’analyse sont résumés dans le tableau N° 10 ci-après

Tableau 10 : Résultat d’analyse avant traitement

Date de prélèvement : 10-03-14 à 6h 30

EAUX DE PUITS

Paramètres Unités Andoharanofotsy Ambolokandrina Norme Malagasy

Température °C 20,7 20,7 <25

Conductivité µs.cm -1 155,8 117,8 <3000

Turbidité NTU 5,12 11,3 <5

Minéralisation par 100 mL 180 150 <1000

pH 6,96 6,67 6,5-9,0

Nitrates

(NO3-)

mg.L-1 0,26 0,41 <50

Nitrites

(N02-)

mg.L-1 0 0 <0,1

Fer mg.L-1 0,03 0,02 <0,5

Ammonium

(NH4+)

mg.L-1 0,3 0,15 <0,5


30

Sulfates

(SO42-)

mg.L-1 4,339 4,888 <250

Matières

Organiques

mg.L-1 0,4 0 0

TH °F 11,4 11,7 <500

THCa °F 5,6 6,5

Teneur Ca mg.L-1 112 130

Teneur Mg mg.L-1 70 ,47 63,18

TA °F 0 0

TAC °F 3,8 1

Coliformes

Totaux

par 100 mL Inc Inc 0

Escherichia

Coli


Streptocoques

fécaux


Anaérobies

sulfito-

réducteurs

par 100 mL

Inc

<1

<2

Germes

banaux

Existence

Inc : incomptable

Commentaires

Selon ces résultats d’analyse physico-chimique, l’eau de puits d’Andohoranofotsy est à la

limite de la conformité (turbidité : 5,12 NTU). L’eau de puits d’Ambolokandrina est non


31

conforme physiquement (turbidité : 11,3 NTU), bien que tous les paramètres analysés sont

inférieurs aux normes. Les deux puits sont caractérisés par une teneur en calcium et

magnésium assez élevée

D’après l’analyse bactériologique, la présence de germes de contamination fécale démontre

que ces eaux souterraines sont fortement contaminées, ces résultats sont plus ou moins

attendus car les puits ne sont pas protégés.

Il est donc impératif de procéder à une désinfection pour éliminer les germes pathogènes

(bactéries, virus et certains parasites) en vue de protection des consommateurs. Pour ce faire

des essais de désinfection ont été faits pour déterminer la demande en chlore de ces eaux

III.2. DESINFECTION PAR LE CHLORE

La désinfection se fait soit par ajout à l’eau d’une certaine quantité de produit chimique

oxydant doté de propriété germicide, dans ce cas on a une désinfection chimique ; soit par

ébullition, ultrason, ultra-violet et rayon gamma, on a la désinfection physique.

Pour que la désinfection soit efficace, elle doit être effectuée sur une eau de bonne qualité

physico-chimique. La teneur en matières organiques et la turbidité doivent être aussi

réduites que possible. En effet, les bactéries et micro-organismes agglomérés sur les MeS

sont difficiles à éliminer.

Elle a pour objectif de garantir l’absence de germes infectieux dans les eaux de

consommation. Ce procédé n’élimine pas totalement tous les microbes présents dans l’eau

contrairement à la stérilisation; des germes banals non dangereux pour la santé peuvent

subsister. Les produits de désinfection les plus utilisés sont les dérivés de chlore à cause de

leur effet bactéricide et pouvoir rémanent.

En pratique les oxydants les plus utilisés sont le chlore et ces dérivés pour les raisons

suivantes : existence sur le marché, bonne connaissance des réactions chimiques, sa simplicité

d’emploi, sa rémanence dans les réseaux de distribution et la modicité de son coût. C’est pour

cette raison qu’on a choisi la désinfection par les dérivés de chlore.

Désinfection par hypochlorite de calcium et désinfection par hypochlorite de sodium. Ils sont

disponibles sur le marché, et leurs caractéristiques sont données dans le tableau 11


32

Tableau 11 : Caractéristiques des hypochlorites de calcium et de sodium

Caractéristiques

Hypochlorite de

calcium

Hypochlorite de

sodium

Aspect granulé blanc Liquide

solubilité Bonne Bonne

chlore

actif%

71 1,64

La dose de calcium nécessaire pour avoir une désinfection suffisante est déterminée par la

méthode au « Break Point ».

Principe :

La méthode consiste à ajouter à un même volume d’eau des doses croissantes de désinfectant.

Le taux de chlore résiduel mesuré au bout d’un temps donné (30 mn min) en fonction de la

dose ajoutée passe par un minimum appelé Break Point avant d’augmenter régulièrement. Le

taux chlore optimal sera supérieur à ce taux minimal.

III.2.1. DESINFECTION PAR HYPOCHLORITE DE CALCIUM

On a la réaction suivante :

Ca(ClO)2+2H20 → 2HOCl + Ca2+ +2OH-

Hypochlorite de calcium acide hypochloreux

C’est l’acide hypochloreux qui réagit sur les bactéries, il y a formation d’ion OH - se

traduisant par une augmentation de pH

Le taux de désinfection est tiré de la formule suivante, sachant q, c, d

qt=cd


33

q : volume de l’échantillon d’eau(en mL)

t : taux de désinfection (mg.L-1)

c: concentration de l’hypochlorite de calcium (g.L-1)

d : la dose de l’hypochlorite dans chaque bécher de volume (mL)

Réactifs

Hypochlorite de calcium 1g.L-1 (1mL contient 1mg d’hypochlorite) c'est-à-dire la

concentration de chlore actif est de 0,71g.

-Orthotolidine

Matériels

-10 récipients (bécher de 250mL)

-Pipettes de 1mL ou 2mL

-Comparateur hydrocure

-Plaquette chlore libre 0,1 à 2mg.L-1

On prend un exemple pour le calcul du taux

Bécher N°1 q= 250mL ; C= 1g.L-1 ;

Pour d= 0,25 mL => t=1mg.L-1

Tableau 12 : Résultats des essais de désinfection par l’hypochlorite de calcium

Bécher N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Prise d’essai

(mL)

0,1

0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0, 5 0,55

Taux de

désinfection

(mg.L-1)

1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5


34

Chlore résiduel

Andoharanofotsy

(mg.L-1)

0,1 0,3 0,35 0,4 0,35 0,6 0,7 0,7 0,8 0,9

Chlore résiduel

Ambolikandrina

(mg.L-1)

0,2 0,25 0,4 0,35 0,5 0,7 0,9 1,2 2 >2

La courbe de variation de la quantité de chlore résiduel en fonction du taux dans l’eau

présente l’allure suivante.

Figure 15 : Allure de la courbe de chloration des eaux de puits par l’hypochlorite de calcium.

Interprétations

Avec un taux de désinfection entre [1 – 2,5] mg.L-1 pour le puits Andoharanofotsy et [1-2]

mg.L-1 pour le puits d’Ambolokandrina le chlore réagit d’abord avec l’azote ammoniacal et

les matières organiques azotées. La formation de monochloramine qui est un chlore résiduel à

l’état combiné et dont le pouvoir désinfectant est assez faible .Le point optimal appelé break-

point ou point critique correspond à la destruction des composés organiques et chloramine ; à


35

partir du taux 3 mg.L-1 le chlore résiduel est sous forme de chlore libre tel que : HClO ou

ClO-

Dans cette zone le chlore libre est proportionnel à la quantité du chlore ajouté et très efficace

pour la désinfection.

La chloration au break-point : c’est l’addition du chlore jusqu’à ce que la demande chlore

soit satisfaite et donne une teneur résiduel proportionnel à la quantité ajouter au-delà du point

de remontée.

En présence d’azote ammoniacal et de substances réductrices on a les réactions suivantes :

- Formation de monochloramine

NH3 + ½ Cl2→ NH2Cl

- Formation de dichloramine

NH2Cl + ½ Cl2→ NHCl2

- Formation de trichloramine

NHCl2 + ½ Cl2 →NCl3

D’après le tableau 12, on trouve que taux de désinfection optimal avec l’hypochlorite de

calcium du puits d’Ambolokandrina est inférieur à celui du puits d’Andoharanofotsy ,car ce

dernier est plus contaminé (présence de Anaérobies sulfito-réducteurs : Inc)

III.2.2 DESINFECTION PAR HYPOCHLORITE DE SODIUM

On a la réaction suivante :

NaClO + H2O → HOCl + Na+ +OH-

Le même principe et mode opératoire avec l’hypochlorite de calcium a été adopté pour

l’hypochlorite de sodium.

La solution d’hypochlorite de sodium utilisée est le « Sur’ Eau » diluée 50 fois avec l’eau

distillée et de chlore actif 16,47° Colorimetrie


36

Tableau 13 : Résultat des essais de désinfection par l’hypochlorite de sodium

N° Becher 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Prise d’essai

(mL)

0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55

Taux (mgL-1) 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5 ,5

Chlore résiduel

Andoharanofotsy

(mgL-1)

0,1 0,2 0,25 0,4 0,5 0,2 0,3 0,5 0, 6 0,7

Chlore résiduel

Ambolokandrina

(mgL-1)

0,05 0,1 0,3 0,4 0,5 0,15 0,3 0,5 0,55 0,6

Figure 16 : Allure de la courbe de chloration des eaux de puits par l’hypochlorite de sodium.

Entre le taux [1-3] mg.L-1 : zone A

Le taux 3mg.L-1 : point D


37

Entre le taux] 3-3,5] mg.L-1 : zone B

Le taux 3,5 mg.L-1 : point E

Entre le taux [3,5-6] mg.L-1 : zone C

Interprétations

L’essai de traitement par Sur ’Eau montre la variation du chlore dans l’eau, à partir de la zone

A correspond à la formation de monochloramine qui est un chlore résiduel à l’état combiné.

Le point D correspond à la formation maximale de produit d’addition et chloramine , au-delà

du point D les monochloramines sont transformés en dichloramine et la zone B est caractérisé

par un pouvoir désinfectant assez faible. Le point minimum E appelé break-point correspond

à la destruction des composés organiques et des chloramine. La zone C est la zone d’existence

du chlore libre sous forme de HClO ou ClO-

Chlore résiduel (chlore libre)

Le chlore résiduel est paramètre permettant de contrôler l’efficacité de la désinfection, il

possède encore un pouvoir oxydant et bactéricide et caractérise le pouvoir rémanent du

chlore et ses dérivés.

Il est impératif de contrôler la dose en chlore d’une eau pour des raisons de sécurité. La

concentration en chlore de l’eau potable est de l’ordre du 0,6 mg.L-1.

Principe

Une solution renfermant du chlore donne une coloration jaune en présence d’orthotolidine

Figure 17 : eau avec orthotolidine


38

Interprétations globales

Pour un même ordre de grandeur en chlore résiduel, on constate que le taux de désinfection

avec l’hypochlorite de sodium est supérieur par rapport celui de l’hypochlorite de calcium, ce

qui est normal car sa teneur en chlore actif est inférieure à celle de l’hypochlorite de calcium.

Les taux de désinfection optimaux pour les deux puits correspondent au chlore résiduel 0.6

à 0.7mg.L-1 :

Tableau 14 : Taux de désinfection optimaux

Taux de désinfection par

l’hypochlorite de calcium

mg.L-1

Taux de désinfection par

l’hypochlorite de sodium

mg.L-1

Puits Ambolokandrina 3,5 5,5

Puits Andoharanofotsy 4 5,5

Le contrôle d’efficacité de ces taux de désinfection sur l’eau à traiter a été fait par des

analyses physico-chimique et bactériologique suivant le tableau 15

Tableau 15: Résultats d’analyse après traitement de désinfection par l’hypochlorite de

calcium

Date de prélèvement : 11/03/14 à 6h30

Paramètres Unités Andoharanofotsy Ambolokandrina Norme Malagasy

Température °C 21,7 21,2 <25

Conductivité µs.cm-1 161,9 121,3 <3000

Turbidité NTU 5 4,73 <5

Minéralisation par 100 mL 148 110 <1000


39

pH 6,58 7,3 6,5-9,0

Nitrates (NO3-) mg.L-1 0 ,001 0 <50

Nitrites (NO2-) mg.L-1 0 0 <0,1

Fer mg.L-1 0 0 <0,5

Ammonium

(NH4+)

mg.L-1 0 0 <0,5

Sulfates (S042-) mg.L-1 0 0 <250

Matières

Organiques

mg.L-1 0 0 <2

TH °F 11,2 10 <500

THCa °F 5,7 5,5

Teneur Ca mg.L-1 114 110

Teneur Mg mg.L-1 66,82 54,67

TA °F 0 0

TAC °F 3,5 1,5

Coliformes

Totaux

par 100 mL 0 0 0

Escherichia

Coli

par 100 mL 0 0 0

Streptocoques

fécaux

par 100 mL 0 0 0

Anaérobies

sulfito-

réducteurs

Par 100 mL 1 0 <2


40

Commentaires :

*Pour le puits d’Ambolokandrina :

Une élimination de 100% des bactéries a été observée, ce qui le rend conforme aux normes

bactériologiques

Une diminution de la turbidité de 58,14 % a été constaté suite à une décantation préalable

(analyse effectuée sans agitation de l’échantillon après les 30 mn de contact) ;

Les matières organiques, les nitrates, les nitrites ont été éliminés par réaction avec le chlore

Une augmentation du pH de 6,96 à 7,3 a été obtenu par ajout d’hypochlorite de calcium

*Pour le puits d’Andoharanofotsy :

La présence d’anaérobies sulfito-réducteurs (nombre : 1) indique que le temps de pause 30

mn a été insuffisant, aussi pour une élimination complète des bactéries une prolongation de

ce temps de contact est nécessaire.

*Pour les deux puits

Les matières organiques, l’ammonium, les nitrates, les nitrites ont été éliminés dans les deux

puits par réaction avec le chlore


41

SUGGESTIONS

Les eaux souterraines qui ont une composition étroitement liée aux terrains traversés,

sont le plus souvent exemptes de germes pathogènes. C’est pourquoi, on dit qu’elles sont

naturellement pures. Néanmoins, la zone de captage doit être protégée par une réglementation

efficace et prendre des précautions pour éviter une contamination de l’eau lorsqu’ une

protection continue ne plus être garantie du point de captage au point de consommation.

Pour lutter contre la pollution de l’eau de puits, la mesure la plus facile à appliquer consiste à

mener une large campagne de sensibilisation.

Nous recommandons à court terme le respect des mesures suivantes :

*Pour le puits Andoharanofotsy :

-Rehausser les bordures du puits pour la sécurité des enfants ou construire un abri en dur

-Négocier le déplacement de la latrine avoisinante tout en respectant la distance minimale

de 15 m entre latrine et le puits

-Mettre en place un système d’évacuation correcte des eaux usées.

*Pour le puits Ambolokandrina

-Recouvrir les puits pour limiter la prolifération des algues ou autres plantes

*Pour les deux puits

1-Transformer les deux puits en puits moderne en vue de respect des normes de protection

concernant leur revêtement intérieur et extérieur :

Intérieurement le puits doit être étanche, sa profondeur doit être suffisante, aussi les

équipements suivants doivent être mise en place :

-construction du cuvelage coulé à la surface de manière continue et au fur et à mesure

de l’enfoncement. L’extrémité inferieur est munie d’une trousse coupante en béton armé,

buses crépinées et massif de gravier filtrant au niveau de captage

-du captage est la partie du puits située au-dessous du niveau de l’eau. Le captage est

constitué de buses crépinées et du massif de gravier filtrant.


42

A l’extérieur, les équipements de surface pour conserver le puits dans un bon état et pour

assurer une bonne qualité de l’eau puisée sont de rigueur à savoir :

- margelle qui est un équipement fait en surélévation de l’ouverture du puits. Il a pour

but d’arrêter tout ce qui doit passer par l’ouverture du puits pour contaminer l’eau.

- dalle de couverture en béton armé et de dimensions variables suivant le diamètre du

puits. Elle repose sur la margelle et est conforme à ses dimensions.

- plate –forme aménagée tout autour du puits. Cette aire doit être inclinée du puits

vers l’extérieure. Une rigole doit la ceinturer et drainer toutes les eaux qui s’écoulent

vers un puisard à quelques mètres du puits

2-Exiger le respect de la distance entre puits et latrine.

-Interdire toutes activités polluantes autour du puits (lessive, évacuation d’eaux usées

domestiques ….) par la mise en place des panneaux d’interdiction

*Pour le traitement des eaux du puits :

- Utilisation de l’hypochlorite de calcium ou Sur ’Eau disponibles sur le marché local

- Remonter les eaux dans une citerne pour faciliter la désinfection et la distribution

Sinon il faut ajouter l’hypochlorite dans un seau ou fût directement.

Dans tous les cas il faut respecter la dose et le temps de contact (eau de puits

Ambolokandrina : 30 min, eau de puits Andohoranofotsy : 45 min)

*Pratique de la désinfection de l’eau avec l’hypochlorite de calcium

-L’hypochlorite de calcium de concentration du 10g.L-1et avec le taux de désinfection

en mg.L- 1

-Etalonnage de la quantité d’hypochlorite de calcium dans un bouchon d’eau vive

-Après pesage un bouchon d’eau vive peut contenir 7,5g d’hypochlorite de calcium

granulé.

-Préparation d’une solution d’hypochlorite du calcium à 7,5g.L-1


43

-Application du taux de désinfection sachant la capacité du récipient de stockage de

l’eau (fût ; seau) suivant la formule suivante

X : quantité d’hypochlorite de calcium (mg)

Capacité de récipient (L)

Taux de désinfection (mg.L-1)

Cocentration de Ca(ClO)2 à introduire = 7,5.103 g.L-1

Volume de Ca(ClO)2 en mL

Tableaux 16 : Désinfection par hypochlorite de Calcium

Ambolokandrina taux de désinfection

3,5mg.L-1

Andoharanofotsy taux de désinfection

4 mg.L-1

Capacité de

récipient (L)

quantité de

Ca(ClO)2 (mg)

Volume de

Ca(ClO)2 à 7,5g.L-1

(mL)

Quantité de

Ca(ClO)2 (mg)

Volume de

Ca(ClO)2 à 7,5 g.L-

1

(mL)

15 52,5

7 60 8

200 700

93 800 107

*Etalonnage de la quantité d’hypochlorite de sodium dans un bouchon de Sur’ Eau

*Après pesage un bouchon de Sur’ Eau peut contient 2,5 mL

X= Capacité de récipient × Taux de désinfection


44

Tableau 17 : Désinfection par l’hypochlorite de sodium

Ambolokandrina taux de désinfection

5,5 mL

Andoharanofotsy taux de désinfection

5,5mL

Capacité de

récipient (L)

Volume de

NaClO (mL)

Volume de

NaClO avec

dilution (mL)

Volume de NaClO

(mL)

Volume de NaClO

avec dilution (mL)

15 2,5

1,6 2,5 1,6

200 33

21 33 21


45

CONCLUSION


46

CONCLUSION

Au terme de notre travail, nous pouvons conclure qu’Il est important d'analyser la

qualité de l’eau. L’analyse régulière de la qualité de l'eau est indispensable au maintien d'une

réserve d'eau fiable et sûre. Les résultats de l'analyse permettent de prendre les mesures

nécessaires pour résoudre des problèmes particuliers. On s'assure ainsi de protéger

adéquatement la source d'eau contre une éventuelle contamination, de choisir le traitement

approprié et de contrôler l'efficacité de ce traitement. En effet les eaux analysées ont des

propriétés physico-chimiques qui font qu’elles ne sont pas recommandées pour la

consommation humaine. De plus la contamination bactérienne était très élevée et presque

permanente dans les puits étudiés

Les causes de cette pollution sont multiples ; parmi lesquelles on peut citer :

- Insuffisance de la protection des puits et mode captage des puits

- Mauvaise conception des puisards et des latrines avoisinants

- Absence d’évacuation des eaux usées domestiques

Nous espérons que les résultats issus de ce travail permettront de sensibiliser les décideurs

pour une meilleure application des normes de protection des puits en vue de la réduction de

l’incidence des maladies liées à l’eau

Enfin, des mesures doivent être prises pour une meilleure évacuation des eaux usées et une

meilleure conception des fosses, ce qui diminuera la pollution de la nappe superficielle ; afin

de mettre les utilisateurs à l’abri des affections liées à l’eau de consommation.

Pour l’essai de traitement par le Sur ’Eau, il faut respecter la dose d’utilisation pour la

prévention du cancer, il faut sensibiliser les utilisateurs et les inciter à traiter l’eau des puits

avant consommation, et leur rassurer qu’on peut faire reculer toutes les maladies d’origine

hydrique.


47

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

[1]: Encyclopédie Encarta 2009

[2] : Valeur de l’UNICEF en 2013

[3] : Cours de ressources en eau et captage par Monsieur RALAIMARO Joseph

[4] : Schéma d’un puits (source : comité Interafricain d’études hydrauliques)

[5] : Cours bactériologie par Monsieur RASOLOMAPIANINA Rado (LISTE 2)

[6] : Cours traitement des eaux potables par Madame Monique RABETOKOTANY


48

ANNEXES


49

ANNEXES

Annexe 1 : méthodes d’analyses

• Titre hydrotimétrique total (TH)

Mode opératoire

Prélever 100mL d’eau à analyser

Ajouter 2mL de tampon TH + quelques gouttes de NET (TH)

NaOH 3N + quelques cristaux de Patton et Reeder (THCa)

Doser avec la solution de complexon III jusqu’au virage du rouge vineux au bleu-vert.

Vérifier qu’une goutte de complexon ne produit plus de tache bleu-vert.


Si V est le volume de l’E.D.T.A. versé pour une prise d’essai de 100 mL,

a°/ La dureté totale, exprimée en °F = VmL

b°/ La dureté calcique, exprimée en °F = VmL (1°F en Ca =4 mg.L-1 et 1°F en Mg =2,43

mg.L-1)

c°/ La dureté magnésienne est la différence de : a° - b°

TH > THCa, TH – THCa = THMg ; °F Ca = 4 mg.L-1; °F Mg = 2,43 mg.L-1

• Chlorure

Mode opératoire

A une prise d’essai de 100 mL, on ajoute 1 mL de chromate de potassium puis on titre avec le

nitrate d’argent (1/50 N) jusqu’au passage de la coloration jaune à une teinte brunâtre.


50

Soit V1 la chute de la burette et Vo la chute de la burette du nitrate d’argent pour l’essai à

blanc traité dans les mêmes conditions.


Soit V le volume de AgNO3- versé : la concentration en [Cl -] mg.L-1= VmL x 35,5

• Détermination des titres alcalimétriques TA TAC

Mode opératoire

Détermination du TA

Le TA mesure la teneur des ions hydroxydes et carbonates. Faire une prise d’essai de

100 mL d’eau à analyser, puis on ajoute quelques gouttes de la solution alcoolique de

phénolphtaléine. Une coloration rose apparaît et on dose avec l’acide chlorhydrique 0.1 N

jusqu’à la décoloration. Soit n la chute de la burette. Dans le cas où il n’y a pas de coloration

après ajout de la phénolphtaléine, le TA est nul (cas des eaux dont le pH < 8.3)

Détermination du TAC titre alcalimétriques complet

Le TAC mesure la teneur des ions carbonates, bicarbonates et des ions hydroxydes. A 100 mL

d’échantillon, on ajoute 2 gouttes d’hélianthine que nous titrons avec l’acide chlorhydrique

0.1 N. Soit n’ la chute de la burette


n et n’expriment respectivement le TA et le TAC en milliéquivalent par litre (méq.L-1).

5n et 5n’ expriment respectivement le TA et le TAC en degré français (°F).

Si TA < TAC / 2 ; HCO3- = (TAC – 2 TA) * 12,2 mg.mL-1 ; CO3- = 2* TA * 6 mg.mL-1 ; OH-

= 0

• Détermination du fer


51

Mode opératoire

-Prélever 100 mL d’eau

-Ajouter 1jauge de dithionite de sodium. Agiter jusqu'à dissolution du réactif.

-Ajouter 16 à 20 gouttes (2mL) de diméthylglyoxime. Agiter. Attendre 2 mn.

-Ajouter encore 16 à 20 gouttes (2mL) d’ammoniaque. Agiter. Attendre 2 mn.


Comparer la couleur de cette solution avec celle des plaquettes étalons. Lire la teneur en fer

correspondante en mg.L-1.

• Dosages des nitrates

Mode opératoire

-Eau à analyser 50mL + HCl ou NaOH 3N pour avoir pH entre 7 et 9 +1,25mL de solution

tampon concentrée

-Percoler l’échantillon à travers la colonne à cadmium à un débit de 7 à 10mL.mn-1. Jeter les

25 premiers ml de l’échantillon, récupérer le reste + réactifs coloré

Laisser reposer 15mn.


La lecture à 540nm donne la concentration [NO3 -] mg.L-1= N NO3

- x 4,43

• Dosages des nitrites

Mode opératoire

-Eau à analyser + 1gouttes H 3PO4 + 1 mL de réactif coloré


52

-laisser reposer 15mn.


-La lecture à 540nm donne la concentration en [NO2 -] x 3,29 en mg.L-1

• Dosage d’ammonium

Mode opératoire

Eau à analyser 50mL + 2mL de solution de phénol + 2mL de solution de nitroprussiate +5mL

de solution oxydante

Agiter énergiquement et laisser reposer 1HEURE


La lecture à 640nm donne directement la concentration en [NH4+] mg.L-1 = C°

• Dosage des sulfates

Mode opératoire

Eau à analyser 39mL+ 1mL HCl + 5mL BaCl2

Agiter énergiquement et laisser reposer 15mn.


La lecture à 650nm donne directement la concentration en [SO4²-] mg.L-1 = C°

• pH

Mode opératoire

Appuyer sur le bouton ON/OFF pour mettre l’appareil sous tension ;


53

Rincer l’électrode avec l’eau distillée et l’essuyer avec un mouchoir jetable ;

Plonger l’électrode dans la solution à mesurer à une profondeur minimum de quatre

centimètres;

Attendre que la valeur soit stable avant la lecture ;

Rincer à nouveau l’électrode avec de l’eau distillée et l’essuyer avec un mouchoir jetable

propre pour réaliser la mesure suivante.

Fonctionnement du turbidimètre

Mode opératoire

Appuyer sur le bouton d’alimentation électrique situé à l’arrière de l’appareil ;

Remplir une cuvette propre jusqu’au trait (30 mL) avec de l’eau à analyser en évitant la

formation de bulle d’air ;

Tenir la cuvette par le bouchon et l’essuyer avec mouchoir doux sans peluches pour retirer les

gouttes d’eau et les traces de doigts ;

Placer la cuvette dans le puits de mesure et fermer le capot ;

Presser la touche SIGNAL.AVG pour choisir le mode d’intégration du signal (actif ou non)

Presser la touche UNITS pour sélectionner l’unité de mesure N.T.U ;

Lire et noter le résultat affiché ;

Ouvrir le capot et retirer la cuvette du puits de mesure ;

Vider la cuvette et la rincer avant la mesure suivante.

Fonctionnement de l’appareil de mesure de la conductivité électrique

Mode opératoire

Retire l’électrode de son étui de protection

Rincer l’électrode à l’eau distillée


54

Plonger la cellule dans l’échantillon à analyser

Appuyer sur __ + ON/OFF pour mettre l’appareil sous tension

Vérifier que Arng soit affiché si non appuyer sur __

Vérifier que n FL soit affiché sinon appuyer sur TC jusqu’à apparition

Vérifier que la température et l’unité Sal soient affichées sinon sur _ jusqu’à leur apparition.

Appuyer sur la touché _ jusqu’à ce que s’affiche TDS sur l’écran

Attendre que la valeur soit stable avant de prendre la mesure des solides totaux dissous(TDS)

Appuyer sur la touché _ jusqu’à ce que s’affiche Lin, ARNG et le lire la valeur de la

conductivité en 115 /cm

Retirer l’électrode de la solution à mesurer et mettre dans son étui de protection.

Matières Organiques

Mode opératoire

- Solution à titrer : Eau

- Solution Tampon : 1. NaHO3 saturé (basique) en milieu chaud

2. H2SO4 ½ (acide) en milieu refroidi

- Solution d’oxydation : KMnO4 N / 80

- Solution de réduction : Sel de Mohr 5g.L-1

- Solution titrante : KMnO4 N / 80

- Couleur de départ : incolore

- Virage couleur : rose

- Expression résultat : MO (mg .mL-1) = V1 – V0 ; V1 : volume KMnO4 N / 80 versé pour

100 mL d’eau à analyser, V0 : volume KMnO4 N / 80 versé pour 100mL d’eau distillée blanc


55

• Méthode d’analyse bactériologique

Mode opératoire

- Prélever 100mL d’échantillon

- Filtrer l’eau à analyser sur la membrane de porosité 45µm

- Enlever la membrane sur l’appareil de filtration

- La mettre dans une boite de pétri contenant le milieu de culture spécifique

- Laisser incuber dans l’étuve suivant la température et la durée préconisée dans le

tableau ci-dessus.

- Dénombrer les colonies sur la membrane (cf)

Pour l’ASR, la méthode de dénombrement se fait par incorporation en milieu solide.

Mode opératoire :

- Prendre 5 à 10mL d’eau à analyser dans un tube stérile

- Mettre dans un bain marie à 80°C pendant 10mn pour détruire les formes végétatives

- Refroidir à 55°C

- Verser l’eau à analyser dans un tube contenant le milieu Gélosé viande-foie

préalablement fondu à 80°C

- Bien homogénéiser l’ensemble mélanger et Incuber à 37°C pendant 24h puis 48h

- La présence d’une spore de bactérie anaérobie sulfito-réducteur (ASR) est confirmée

par des colonies noires entourées d’un halo noir.

Annexe 2 : Structure d’ouvrages de puits moderne

Creusement en terrain sec : ce terme désigne l’opération consistant à réaliser le trou, de la

surface au niveau de l’eau. La technique diffère suivant la nature du terrain.

• Terrain tendre

• Terrain dur


56

• Terrain instable

Construction du cuvelage

Plusieurs techniques peuvent être utilisées pour la construction du cuvelage :

Le cuvelage en béton armé avec ancrage

Le cuvelage continu descendu par havage

Les cuvelages métalliques

Mise en place du captage

Le captage est la partie du puits située au-dessous du niveau de l’eau. Il permet à l’aide de

parvenir puits tout en maintenant les terrains aquifères en place.

Le captage est constitué de buses crépines et du massif de gravier filtrant.

Les équipements de surface

Il s’agit de la dernière phase de réalisation d’un point d’eau. Ces équipements sont essentiels

pour conserver le puits dans un bon état et pour assurer une bonne qualité de l’eau puisée.

Les équipements de surface doivent comprendre :

La margelle ;

Le trottoir ;

Une aire assainie anti-bourbier ;

Les abreuvoirs ; les zones de lavage

Le système d’exhaure (la pompe) ;

La rigole qui permet de recueillir les eaux de ruissellement ;

Le puits perdu ; La clôture


57

TABLES DES MATIERES

Dédicace .......................................................................................................................................... i

Remerciements ................................................................................................................................ ii

Sommaire ........................................................................................................................................ iii

Liste des tableaux ............................................................................................................... vi

Liste des figures .................................................................................................................. vii

Liste des annexes ................................................................................................................. viii

Liste des abréviations ......................................................................................................... ix

INTRODUCTION .............................................................................................................. 2

PARTIE I : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUE ................................. 4

I. RESSOURCE EN EAU ET CAPTAGE ......................................................................... 5

I .1. Cycle globale de l’eau ................................................................................................. 5

I.1 .1. Cycle océanique. ....................................................................................................... 5

I.1 .2. Cycle continentale ..................................................................................................... 5

I. 2. Ressource en eau. ......................................................................................................... 6

I.2.1 Définitions .................................................................................................................. 7

-Eaux de surfaces ................................................................................................................ 7

-Eaux Souterraines .............................................................................................................. 7

I.3. CAPTAGE D’EAU SOUTERRAINE .......................................................................... 7

I.3.1.Description géographique des deux lieux. .................................................................. 8

a. Andoharanofotsy. ............................................................................................................ 8

b. Ambolikandrina. .............................................................................................................. 8


58

I.3.2.Puits. ............................................................................................................................ 9

a. Définition. ........................................................................................................................ 9

-Puits traditionnels ............................................................................................................... 9

-Puits modernes ................................................................................................................... 10

b. Caractéristiques techniques du puits. ............................................................................. 12

c. Sources de pollution ...................................................................................................... 12

PARTIE II : ANALYS ................................................................................... 14

II. ANALYSE PHYSICO-CHIMIQUE ET BACTERIOLOGIQUE ................................. 15

II. 1.Analyse de la qualité de l’eau ...................................................................................... 15

II.1.1. Analyse physique .................................................................................................... 15

a. Température ..................................................................................................................... 15

b. pH ................................................................................................................................... 15

c. Turbidité. ......................................................................................................................... 16

d. Conductivité ................................................................................................................... 17

II.1.2 .Analyse chimique ..................................................................................................... 18

1. Méthode volumétrique .................................................................................................... 18

a. Dureté totale .................................................................................................................... 19

b. Alcalinité ......................................................................................................................... 19

c. Chlorures ......................................................................................................................... 20

d. Matières organiques ....................................................................................................... 20

2. Méthode néphélométrique. ............................................................................................. 21

Sulfates ............................................................................................................................... 21

3-Méthode colorimétrique .................................................................................................. 21


59

a. Dosage des nitrites ......................................................................................................... 21

b. Dosage des nitrates ......................................................................................................... 21

c. Dosage d’ammonium libre .............................................................................................. 22

d. Dosage du fer. ................................................................................................................ 23

II.2. Analyse bactériologique ............................................................................................. 24

a. Coliforme totaux. ............................................................................................................. 24

b. Escherichia- Coli ............................................................................................................. 25

c. Streptocoques fécaux ....................................................................................................... 25

d. Anaérobie sulfito-réducteur. ............................................................................................ 26

PARTIE III : RESULTATS ET COMMENTAIRES ..................................... 28

III : LES RESULTATS D’ANALYSE ET LEUR ESSAI DE TRAITEMENT ................. 29

III.1. RESULTAT D’ANALYSE. ....................................................................................... 29

III.2.DESINFECTION PAR LE CHLORE ........................................................................ 31

III.2.1.Désinfection par hypochlorite de calcium. ............................................................... 32

III.2.2.Désinfection par hypochlorite de sodium (Sur’Eau) ............................................... 35

Suggestions .......................................................................................................................... 41

Conclusion ........................................................................................................................... 46

Références bibliographiques ............................................................................................... 47

Annexes ............................................................................................................................... 48

Table de matière .................................................................................................................. 57

Résumé


60

RESUME

Actuellement, la majorité de la population malgache utilise les puits individuels pour pallies au manque d’eau chronique dans les périphéries de la ville d’Antananarivo. Ce qui nous amené d’étudié la qualité physico-chimique et bactériologique de deux puits dans le quartier Andoharanofotsy et Ambolokandrina. La non protection des puits face aux latrines avoisinantes et rejet d’eau domestique est à l’origine d’une forte contamination bactérienne. Toute fois une simple désinfection au dérivé du chlore a été suffisante pour rendre eaux conformes aux normes. Des suggestions d’amélioration du captage et de mis en place la zone de protection immédiate des puits contribuent à la sécurisation sanitaire des utilisateurs

ABSTRACT

Currently, the majority of the Malagasy population uses the individual wells for palliate to the chronic water lack in peripheries of the city of Antananarivo. What brought us of studied the physic-chemical and bacteriological quality of two wells in the Andoharanofotsy district and Ambolokandrina. The non-protection of wells facing the neighboring latrines and dismissal of water used domestic is to the origine of a strong bacterial contamination. All time a simple decontamination to derivatives of chlorine was sufficient to make waters compliant to norms. Of the suggestion of improvement of the catchment and of put it in place of the immediate protective zone of wells contribute to the sanitary security of users.

Nombre de page: 70

Nombre de figure: 17

Nombre de tableau: 17

Nivo Félix RASOAHARY

Tel: 0326820381

Baba Denise RAZAFIDRASIZA

Tel: 0327558958

Rapporteur: Madame Monique RABETOKOTANY

RESUME

Actuellement, la majorité de la population malgache utilise les puits individuels pour pallies au manque d’eau chronique dans les périphéries de la ville d’Antananarivo. Ce qui nous amené d’étudié la qualité physico-chimique et bactériologique de deux puits dans le quartier Andoharanofotsy et Ambolokandrina. La non protection des puits face aux latrines avoisinantes et rejet d’eau domestique est à l’origine d’une forte contamination bactérienne. Toute fois une simple désinfection au dérivé du chlore a été suffisante pour rendre eaux conformes aux normes. Des suggestions d’amélioration du captage et de mis en place la zone de protection immédiate des puits contribuent à la sécurisation sanitaire des utilisateurs

ABSTRACT

Currently, the majority of the Malagasy population uses the individual wells for palliate to the chronic water lack in peripheries of the city of Antananarivo. What brought us of studied the physic-chemical and bacteriological quality of two wells in the Andoharanofotsy district and Ambolokandrina. The non-protection of wells facing the neighboring latrines and dismissal of water used domestic is to the origine of a strong bacterial contamination. All time a simple decontamination to derivatives of chlorine was sufficient to make waters compliant to norms. Of the suggestion of improvement of the catchment and of put it in place of the immediate protective zone of wells contribute to the sanitary security of users.

Nombre de page: 70

Nombre de figure: 17

Nombre de tableau: 17

Nivo Félix RASOAHARY

Tel: 0326820381

Baba Denise RAZAFIDRASIZA

Tel: 0327558958

Rapporteur: Madame Monique RABETOKOTANY

ETUDE DE LA QUALITE PHYSICO -CHIMIQUE ET...

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