Frederic Adrienne Rapport Fin

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk i DEDICACES Je dédie cette œuvre: A DIEU le Tout Puissant, mon créateur, l’occasion m’est donnée une fois de plus de te glorifier et de te rendre grâce. Toi qui as toujours été mon support et ma forteresse par ta présence constante dans ma vie. Ce travail est le fruit de tes bénédictions. A mes parents, Ce travail est le votre. C’est le fruit de vos sacrifices et le couronnement partiel des multiples efforts que vous n’avez cessés de consentir sur mon avenir. Aujourd’hui l’occasion m’est donnée pour vous exprimer ma reconnaissance et mon amour dont la profondeur ne peut apparaitre à travers les mots. Que le Seigneur vous garde longtemps auprès de nous.

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Memoire sur le traitement des eaux usées0

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Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk i

DEDICACES

Je dédie cette œuvre:

A DIEU le Tout Puissant, mon créateur, l’occasion m’est donnée une

fois de plus de te glorifier et de te rendre grâce. Toi qui as toujours été

mon support et ma forteresse par ta présence constante dans ma vie. Ce

travail est le fruit de tes bénédictions.

A mes parents, Ce travail est le votre. C’est le fruit de vos sacrifices et le

couronnement partiel des multiples efforts que vous n’avez cessés de

consentir sur mon avenir. Aujourd’hui l’occasion m’est donnée pour vous

exprimer ma reconnaissance et mon amour dont la profondeur ne peut

apparaitre à travers les mots. Que le Seigneur vous garde longtemps

auprès de nous.

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REMERCIEMENT

L’élaboration de ce document, aussi complexe soit-il, a été rendu possible

grâce à la participation morale, physique et matérielle de certaines personnes que je

remercie sincèrement. Toutefois nous tenons particulièrement à exprimer nos vifs

remerciements :

Au Professeur (M.C) Edmond ADJOVI et au Dr Agathe SOUROU

HOUINOU, respectivement Directeur et Ex-Directrice de l’Ecole des Sciences et

Techniques du Bâtiment et de la Route, et à tout le personnel de l’ESTBR pour

tous les efforts que vous ne cessez de consentir pour l’évolution de notre école.

A mon Maître de mémoire Dr Martin P. AINA qui en dépit de ces multiples

occupations a accepté l’encadrement de ce mémoire. Qu’il trouve ici l’expression

de ma profonde gratitude pour sa disponibilité,

A tous les Enseignants qui sont intervenus à divers niveaux au cours de notre

formation, merci pour les connaissances et compétences transférées.

A mon maître de stage Mme Adrienne AKINDELE GLIN, Ing en Eau et

Environnement à DCAM-BETHESDA pour sa disponibilité et sa contribution.

Nous lui en sommes reconnaissants.

A Mme

Moustapha Ganiyatou et Mme

BALLEY Rita laborantines de la DNSP

qui n’ont ménagé aucun effort pour la réalisation des analyses microbiologiques.

A M. POGNON Elias Ingénieur en Chimie, laborantin à la DNSP qui n’a

ménagé aucun effort pour la réalisation des analyses physico-chimiques.

Aux Honorables membres de jury, pour vos apports constructifs qui

participeront à l’amélioration de la qualité de ce travail.

Aux familles AINA et ADIGBE, pour tous vos soutiens à divers niveaux,

que DIEU vous les rendent au centuple.

A mes camarades de la première promotion, en particuliers ceux de

l’assainissement pour l’esprit de partage qu’ils ont développé lors de notre

formation.

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Enfin, que toute personne de mon entourage, tout parent, ami et ceux qui

m’ont soutenu et aidé de diverses manières, soient rassurés de ma sincère

reconnaissance.

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Résumé

Dans l’objectif de caractériser les effluents de chaque bassin de la station

d’épuration de Tokpa-zoungo, Commune d’Abomey Calavi, la présente étude

s’intéresse au fonctionnement et aux paramètres de performances de cette station

d’épuration à lagunage.

Le mécanisme sur lequel repose le lagunage, est la photosynthèse. En

effet, la tranche d’eau supérieure des bassins est exposée à la lumière. Ceci permet

l’existence d’algues qui produisent l’oxygène nécessaire au développement et au

maintien des bactéries aérobies et anaérobies. Ces bactéries sont responsables de la

dégradation de la matière organique. Le gaz carbonique formé par les bactéries

ainsi que les sels minéraux contenus dans les eaux usées, permettent aux algues de

se multiplier. Il y a ainsi prolifération de deux populations interdépendantes : les

bactéries et les algues planctoniques, également dénommées « plantes

microphytes » ; ce cycle s’auto-entretient tant que le système reçoit de l’énergie

solaire et de la matière organique.

Les analyses effectuées au laboratoire, sur les échantillons du bassin

tampon et du bassin anaérobie, nous ont permis d’observer et de quantifier les

abattements en termes de DBO5 (66.54%), de coliformes fécaux (47.39%),

d’Eschérichia Coli (82.42%), de conductivité (54.66%), de matière en

suspension (66.90%), de phosphores (55.80%) et de DCO (61.89%). Aussi les

valeurs DBO5 et de DCO obtenues au niveau du bassin tampon nous permettent de

dire que l’effluent venant à la STEP est biodégradable.

Mots clés : station d’épuration, effluents, lagunage, plantes microphytes

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ABSTRACT

In the objective to characterize the effkuents of every pond of the water-

treatment plant of Tokpa-zoungo, the present study is interested in the functioning

and in the parameters of performances of this water-treatment plant in lagunage.

The mechanism on which the lagunage bases, is the photosynthesis. Indeed, the

edge of superior water of ponds is exposed to the light. This allows the existence of

seaweeds which produce the oxygen necessary for the development and for the

preservation of the aerobic bacteria. These bacteria are responsible for the

degradation of the organic matter. The carbon dioxide formed by bacteria as well

as the mineral salts contained in waste water, allow the seaweeds to multiply.

There is so interdependent proliferation of two populations: bacteria and

planctoniques seaweeds, also called "plant microphytes "; this cycle auto-speaks as

long as the system receives from the solar energy and from the organic matter.

Analyses made in the laboratory, on the samples of the pond plug and of

the anaerobic pond, have us allowed to observe and to quantify the allowances in

terms of DBO5 (66.54 %), of faecal coliformes (47.39 %), of Eschérichia Coli

(82.42 %), of conductivity (54.66 %), of suspension material (66.90 %), of

phosphors (55.80 %) and of DCO (61.89 %). So the value DBO5 and of DCO

obtained at the level of the pond plug allows us to say that the effluent coming on

the STEP is biodegradable.

Keywords: water-treatment plant, effluents, language, plant microphytes

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TABLE DES MATIERES

DEDICACES ............................................................................. I

REMERCIEMENT................................................................. II

ABSTRACT ............................................................................. II

LISTE DES FIGURES .......................................................... IX

LISTE DES TABLEAUX ........................................................ X

ABREVIATIONS ................................................................... XI

INTRODUCTION ................................................................... 1

PARTIE I : ETAT DES LIEUX ET REVUE

BIBLIOGRAPHIQUE ............................................................. 4

CHAPITRE 1 : CONTEXTE, OBJECTIFS ET

METHODOLOGIE DE L’ETUDE ........................................ 5

I-CONTEXTE ET JUSTIFICATION DE L’ETUDE ........... 5

II-OBJECTIFS ......................................................................... 6

II1-OBJECTIF GENERAL ........................................................................................................................................ 6

II2- OBJECTIFS SPECIFIQUES ................................................................................................................................ 6

III-HYPOTHESES .................................................................. 7

IV-DEMARCHE METHODOLOGIQUE ................................ 7

METHODES ........................................................................................................................................................... 7

CHAPITRE 2 : PRESENTATION DU MILIEU D’ETUDE 9

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I- SITUATION ADMINISTRATIVE ET GEOGRAPHIQUE

................................................................................................... 9

I-1- SITUATION ADMINISTRATIVE .......................................................................................................................... 9

I-2- SITUATION GEOGRAPHIQUE ................................................................................................................ 12

Relief .................................................................................................................................................... 12

Sols et végétation ................................................................................................................................. 12

Climat .................................................................................................................................................. 13

Hydrographie ...................................................................................................................................... 13

II-ASPECTS DEMOGRAPHIQUE ET SOCIO-

CULTUREL ........................................................................... 13

II.1. ASPECT DEMOGRAPHIQUE ..................................................................................................................... 13

II.2. ASPECT SOCIO-CULTUREL ........................................................................................................................... 14

III-LE CADRE JURIDIQUE ET INSTITUTIONNEL ...... 14

III.1. LE CADRE JURIDIQUE DE L’ASSAINISSEMENT AU BENIN ............................................................................... 15

III.2. LE CADRE INSTITUTIONNEL : BILAN DE LA GOUVERNANCE DU SECTEUR ................................................... 16

IV-ETAT DE L’APPROVISIONNEMENT EN EAU ET DE

L’ASSAINISSEMENT A TOKPA-ZOUNGO..................... 17

IV.1. APPROVISIONNEMENT EN EAU A TOKPA-ZOUNGO ................................................................................... 17

IV.2. L’ASSAINISSEMENT A TOKPA-ZOUNGO ............................................................................................... 17

CHAPITRE 3: GENERALITES SUR LES ERU ................ 19

DEFINITION ......................................................................... 19

I-DIFFERENTES CATEGORIES D’ERU : ORIGINE ET

COMPOSITION .................................................................... 19

I.1. EAUX USEES DOMESTIQUES ........................................................................................................................... 19

I.1.2. Eaux usées industrielles .................................................................................................................. 19

I.1.3. Les eaux de ruissellement ................................................................................................................ 20

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I.1.4 Les eaux usées agricoles ...................................................................................................................... 20

I.2.COMPOSITION DES ERU ................................................................................................................................ 20

I.2.1. Les matières en suspension ............................................................................................................. 21

I.2.2. Les matières colloïdales .................................................................................................................. 21

I.2.3. Les matières dissoutes ..................................................................................................................... 21

I-LES SYSTEMES FONDAMENTAUX D’EVACUATION

DES EAUX USEES ................................................................ 21

II.1. LE SYSTEME D’ASSAINISSEMENT INDIVIDUEL ........................................................................................... 22

II.2. LES SCHEMAS TYPES D’EVACUATION ............................................................................................................ 22

a- Le système unitaire .............................................................................................................................. 23

b- Le système séparatif ............................................................................................................................ 23

c- Le système pseudo séparatif ................................................................................................................ 24

II-QUANTITES A TRAITER ET ESTIMATION DE LA

POLLUTION DES EAUX ..................................................... 24

III.1. ÉVALUATION DES QUANTITES D’EAUX USEES A TRAITER ...................................................................... 24

III.1.1. Calcul des débits d'eaux usées.......................................................................................................... 24

III.1.2.Calcul du débit de pointe ................................................................................................................... 26

III.2. ESTIMATION DE LA POLLUTION DES EAUX ............................................................................................... 27

III.2.1. Charge polluante .............................................................................................................................. 27

III.2.2.Notion d'équivalent-habitant ............................................................................................................. 28

III.2.3 Mode de calcul des réseaux ramifiés ................................................................................................. 29

III.2.4 Objectif de qualité ............................................................................................................................. 29

CHAPITRE4: GENERALITES SUR LE LAGUNAGE

DANS LES PAYS EN DEVELOPPEMENT (PED) ............ 31

I-HISTORIQUE ..................................................................... 32

II-DEFINITION ET PRESENTATION D’UNE STATION

D’EPURATION A LAGUNAGE .......................................... 33

II-1 DEFINITION ................................................................................................................................................. 33

II-2 PRINCIPES DE BASE ..................................................................................................................................... 33

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II-3 AVANTAGES DU LAGUNAGE ........................................................................................................................... 35

II-4 INCONVENIENTS DU LAGUNAGE ......................................................................................................... 36

III-LES DIFFERENTS TYPES DE LAGUNAGE .............. 37

III-1 LE LAGUNAGE NATUREL .............................................................................................................................. 37

III-2 LE LAGUNAGE AERE .................................................................................................................................... 37

AVANTAGES ....................................................................................................................................... 38

INCONVENIENTS ............................................................................................................................... 38

III-3 LE LAGUNAGE ANAEROBIE........................................................................................................................... 39

Avantages ............................................................................................................................................ 40

Inconvénients ....................................................................................................................................... 40

CHAPITRE 5 : PRESENTATION DE LA STATION

D’EPURATION ..................................................................... 41

III-DESCRIPTION DES OUVRAGES : BASSINS DE

STABILISATION .................................................................. 41

I.1-LE BAC D’ALIMENTATION (BASSIN TAMPON) ................................................................................................... 42

I.2- BASSINS ANAEROBIES .................................................................................................................................... 42

I.3-BASSINS FACULTATIFS ................................................................................................................................... 43

I.4- BASSINS DE MATURATION .............................................................................................................................. 45

................................................................................................. 47

PARTIE II : PRESENTATION DU CADRE D’ETUDE ET

DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL .................................... 48

CHAPITRE1: PRESENTATION DE LA STRUCTURE DE

FORMATION ........................................................................ 49

I-SITUATION GEOGRAPHIQUE DE L’ESTBR .............. 49

II-FILIERES DISPONIBLES A L’ESTBR ......................... 50

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III-MODE D’ACCES A L’ESTBR ....................................... 50

CHAPITRE II : PRESENTATION DE LA STRUCTURE

D’ACCUEIL ........................................................................... 51

INTRODUCTION ................................................................. 51

HISTORIQUE ........................................................................ 52

DOMAINES D’INTERVENTIONS ............................................................................................................... 52

I-DOMAINES D’EXPERTISES ........................................... 52

I.1 GESTION DES DECHETS ET EVALUATION ENVIRONNEMENTALE ......................................................................... 52

I.2 DECENTRALISATION ET DEVELOPPEMENT LOCAL ............................................................................................ 53

I.3. DEVELOPPEMENT ORGANISATIONNEL ET GESTION DES PROJETS ..................................................................... 53

I.4. INFORMATION EDUCATION ET COMMUNICATION ........................................................................................... 53

PARTIE III : METHODOLOGIE ET METHODES

D’ANALYSES ........................................................................ 54

METHODOLOGIE ET MATERIELS UTILISES ............. 55

I-LES PRELEVEMENTS ..................................................... 55

II-LE POMPAGE .................................................................. 56

III.1. PRESENTATION DES MATERIELS UTILISES ..................................................................................................... 56

PARTIE IV ANALYSE DE L’EAU : RESULTATS ;

INTERPRETATIONS ET DISCUSSIONS ......................... 60

PARAMETRES DE PERFORMANCE ............................... 61

I. TEMPERATURE ........................................................................................................................................... 61

II.1 POTENTIEL D'HYDROGENE (PH) ................................................................................................................... 62

I-3 CONDUCTIVITE ............................................................................................................................................. 63

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I-4 L’OXYGENE DISSOUS ..................................................................................................................................... 64

I-5 MATIERES EN SUSPENSION (MES) .................................................................................................................. 66

I-6 DEMANDE CHIMIQUE EN OXYGENE (DCO).................................................................................................... 67

I-10 LES PHOSPHATES ........................................................................................................................................ 71

I-11 COLIFORMES FECAUX ET STREPTOCOQUES FECAUX .................................................................................... 72

I-12 ESCHERICHIA COLI ..................................................................................................................................... 74

II- DISCUSSION ET SUGGESTION .................................. 75

II.1. LES PERFECTIONS ....................................................................................................................................... 76

II.2. SUGGESTIONS ......................................................................................................................................... 79

CONCLUSION ...................................................................... 80

ANNEXES .............................................................................. 81

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ............................. 87

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Liste des figures

Figure 1 : Photo montrant les types de concessions rencontrées ............................................................................... 10

Figure 2 : Cartographie de la commune d’Abomey-Calavi ....................................................................................... 11

Figure 3 : Photo montrant le comportement des populations ne disposant pas de latrines ...................................... 18

Figure 4 : Photo d’un dépotoir sauvage du quartier ................................................................................................... 18

Figure 5 : Système d’assainissement collectif ............................................................................................................. 22

Figure 6 : Schéma d’assainissement d’un système unitaire ........................................................................................ 23

Figure 7 : Processus d’épuration ; qui ont lieu dans un bassin de lagunage (Bureau de l’Unesco, 2008) ............... 35

Figure 8 : Photo de lagunes aérées et aérateurs de surface amarrés ........................................................................ 39

Figure 9 : Photo montrant le dessus du bac tampon .................................................................................................. 42

Figure 10 : Bassin anaérobie ..................................................................................................................................... 43

Figure 11 : Bassin facultatif ....................................................................................................................................... 45

Figure 12 : Bassin de maturation ............................................................................................................................... 46

Figure 13: plan d'ensemble de la station d'épuration de Tkpo- Youngo ..................................................................... 47

Figure 15 : Entrée principale de l’ESTBR ................................................................................................................. 49

Figure 16 : Plan de situation de l’ESTBR .................................................................................................................. 50

Figure 17 : Photo montrant les matériels ayant servi au prélèvement ....................................................................... 56

Figure 18 : PH mètre ................................................................................................................................................... 57

Figure 19 :Oxymètre .................................................................................................................................................. 57

Figure 20 : Spectrophotomètre ................................................................................................................................... 58

Figure 21 : Enceinte thermostatée .............................................................................................................................. 58

Figure 23 : Hotte ........................................................................................................................................................ 59

Figure 22 : Balance ..................................................................................................................................................... 59

Figure 24 : Réactor DCO .............................................................................................................................................. 59

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Liste des tableaux

Tableau 1 : Présentation des différents tronçons et calcul des pentes

correspondantes ....................................................................................................... 12

Tableau 2 : Estimation des consommations en eau à Bamako (Mali) en 1981

........................................................................................ Erreur ! Signet non défini.

Tableau 3 : Pollution apportée par un équivalent-habitant au BéninErreur ! Signet

non défini.

Tableau 4 : Résultats du pH ..................................................................................... 62

Tableau 5 : Résultats de la conductivité exprimés en µs/cm .................................. 63

Tableau 6 : résultats de l’oxygène dissous exprimés en mg/l ................................. 65

Tableau 7 : Résultats des MES exprimé en mg/l .................................................... 66

Tableau 8 : Résultats de DCO exprimés en mg de O2/l .......................................... 67

Tableau 9 : Résultats de la DBO5 exprimés en mg de O2/l ..................................... 69

Tableau 10 : Rapport DCO/DBO5 .......................................................................... 70

Tableau 11 : Résultats de NTK exprimés en mg/l .................................................. 71

Tableau 12 : Résultats du phosphore exprimé en mg/l ........................................... 72

Tableau 13 : Résultats des coliformes fécaux exprimés par 100 ml d’échantillon . 73

Tableau 14 : Résultats des Escherichia coli exprimés par 100 ml d’échantillon .... 74

Tableau 16 : Comparaison des paramètres de pollution ......................................... 77

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Abréviations

CREPA : Centre Régional pour l’Eau Potable et l’Assainissement

DBO5 : Demande Biochimique en Oxygène 5jours

DCO : Demande Chimique en Oxygène

DNSP : Direction Nationale de Santé Publique

EH : Equivalent-Habitant

EAA : Eau et Assainissement pour l’Afrique

ERU : Eaux Résiduaires Urbaines

FAST : Faculté des Sciences et Techniques

MES : Matières En Suspension

PED : Pays En Développement

STEP : Station d’épuration

CUAC : Campus Universitaire d’Abomey – Calavi

CF : Coliformes fécaux

E. coli : Escherichia coli

EH : Potentiel redox

EPAC : Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi

EUD : Eaux Usées Domestiques

EUI : Eaux Usées Industrielles

EP : Eaux Pluviales

LSTE : Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau

LCQEA : Laboratoire de Contrôle de Qualité de l’Eau et des Aliments

NTK : Azote Total Kjeldhal

O2 : Oxygène dissous

pH : potentiel d’Hydrogène

Turb : Turbidité

UAC : Université d’Abomey-Calavi

Cond : Conductivité

BENEAU : Bénin Eau

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INTRODUCTION

Tout être vivant, que nous soyons animal ou végétal, nous avons tous besoin de

l’eau pour survivre. Dès lors, l’eau peut être définie comme une ressource naturelle

indispensable aussi bien pour la vie de l’homme que pour ses activités. Elle

pourrait donc se définir comme source de vie. Mais cette ressource est mise en

danger sous les effets conjugués de la croissance démographique, du gaspillage et

aussi avec la menace des diverses pressions anthropiques exercées sur les

écosystèmes aquatiques.

Au vue de cette situation, les autorités en charge de la protection de

l’environnement en général et plus précisément ceux responsables de

l’assainissement, ont jugé nécessaire qu’il faut à tout prix mettre en place des

systèmes de collecte et d’évacuation des eaux usées, juste dans le but de rendre

leur milieu de vie propre. Puisque, ces eaux sont directement rejetées dans le

milieu récepteur (lacs ; Océans, rivières et autres) avec une forte concentration en

azote, phosphore et carbone, la vie des espèces aquatiques est menacée. De même,

l’écoulement hypodermique contamine la nappe phréatique et occasionne de

nombreuses maladies hydriques. Il s’avère donc impérieux de trouver des solutions

alternatives à cette situation qui se présente. Cette situation impose la mise en

place de STEP pour traiter les eaux usées, et de pouvoir garantir en conséquence

un environnement sain. Les traitements d’eau usée, qui permettent de maintenir les

milieux récepteurs dans un état satisfaisant, sont de plus en plus contraignants,

notamment, dans les pays industrialisés à cause de la règlementation.

Malgré tous les efforts consentis dans la mise en place des réseaux de

collecte et des STEP, les rares infrastructures installées pour la collecte des eaux ne

fonctionnent pas de façon satisfaisante et le nombre de stations d’épuration (STEP)

est insignifiant. Il découle de ces constats que les problèmes d’assainissement

urbain continuent de persister dans la plupart des pays en développement (PED),

notamment au sud du Sahara, où on relève toujours moins de 5% de ménages

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raccordés à Kumasi, 2% à Yaoundé et que 0,5% à Niamey (SEIDL et MOUCHEL,

2003) cité par Djihouéssi, 2010. Cette situation est presque identique à celle que

connait le Bénin.

En effet, le Bénin compte trois STEP à grande capacité (de plus de 10000

EH): une à Parakou, une à Porto-Novo, et une autre à Ekpè. Cette dernière a été

réalisée par SIBEAU. Les deux premières n’ont jamais été mises en service.

Quant-à celle d’Ekpè, elle reçoit une charge polluante supérieur à sa capacité. Ce

qui fait qu’elle ne respecte pas les normes de rejet. La charge à la sortie est

supérieure ou égale à l’entrée. Cela voudra dire qu’aucun traitement ne s’effectue

en réalité. En effet le système de lagunage traite actuellement 600m3

de boues par

jour, soit 4 fois son volume initial de dimensionnement (180m3 par jours),

(GBAGUIDI, 2003) cité par KPONDJO, 2011. Cela témoigne de combien les

systèmes conventionnels d’assainissement sont marginalisés dans notre pays. Le

Bénin, en adoptant en septembre 2000, la Déclaration du Millénaire pour le

Développement, initiée par la communauté internationale, s’est fixé comme

objectif d’améliorer l’accès à l’assainissement de base en faisant passer le taux

d’accès de 33,8% en 2007 à 68,9% en 2015 (PNE, 2009). La mise en place des

systèmes d’assainissement conventionnels (boues activées, biodisques, etc.)

nécessite pour leur installation et leur fonctionnement une technicité élevée et

d’énormes coûts financiers (Winkler, 2005). Il convient donc de trouver des

méthodes à bas coût capables de traiter efficacement les eaux. En cela, les

systèmes de traitement des eaux par plantes aquatiques représentent une

alternative adéquate. Elles fonctionnent comme assimilateurs biologiques en

retirant des composés tant biodégradables que non biodégradables ainsi que les

nutriments, les métaux et les microorganismes pathogènes (MONELLO, 2009).

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C’est ainsi que dans le cadre du projet BENEAU financé par la Région

Wallonne, il a été réalisé, une station pilote devant permettre une expérimentation

pratique du lagunage naturel.

Ainsi, ce rapport d’étude se propose d’analyser les paramètres de

performances de cette STEP. La démarche retenue pour la structuration du

document a été de faire dans un premier temps l’état des lieux du traitement des

eaux usées dans les PED particulièrement en Afrique de l’Ouest, notamment au

Bénin, puis de présenter les principes des différents procédés de traitement par

lagunage, par une synthèse des principaux résultats des travaux effectués sur le

traitement des eaux résiduaires urbaines.

La deuxième partie présente les structures de départ et d’accueil ; la

troisième partie présente les moyens et méthodes d’analyses utilisées afin de

parvenir à la caractérisation des eaux usées de chaque bassin de la STEP pilote de

Tokpa- Zoungo.

Et enfin, la dernière partie présente les résultats des différentes analyses de

laboratoire et les suggestions.

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Partie I : Etat des lieux et revue Bibliographique

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Chapitre 1 : Contexte, objectifs et méthodologie de l’étude

I- Contexte et justification de l’étude

Les derniers diagnostics montrent que la plupart des pays en

développement(PED) en général et le Bénin en particulier négligent les méthodes

conventionnelles d’assainissement dont la question est passablement abordée dans

les lignes stratégiques pour le développement (Mouchel (2003) et Homeky (2009)).

Néanmoins avec l’avènement de la décentralisation en 2003, l’article 93 de la loi

no 97-029 du 15 janvier 1999 présente la prise en charge des communes elles-

mêmes aux questions d’assainissement. Il est important de traiter les eaux usées

car le non traitement de celles-ci expose la population à des risques d’ordre

sanitaires. C’est aussi un enjeu social et environnemental indispensable dans la

mesure où les effluents non traités peuvent porter préjudice au milieu naturel. Cet

état de chose est dû au coût élevé d’investissement et d’entretien de ces ouvrages.

Alors que selon l’OMS, dans les PED la quantité d’eaux usées produite est estimée

à 80% de consommation en eau potable (DOVI, 2012), il faudra donc trouver des

méthodes à coûts moins élevés capables de traiter efficacement les eaux usées.

C’est dans ce but de traitement des eaux usées que furent crées au Bénin les

stations d’épuration (STEP) de Parakou, de Porto-Novo et de Ekpè réalisée par la

Société Industrielle Béninoise et Assainissement Urbain (SIBEAU). Mais cette

dernière station d’épuration est surexploitée par rapport à sa capacité de base. En

effet le système de lagunage traite actuellement 600m3 de boues par jour, soit 4

fois son volume initial de dimensionnement (180m3 par jour), (GBAGUIDI, 2003)

cité par KPONDJO, 2011. Il est à noter que les deux premières n’ont jamais été

mises en service. Ceci fait qu’il n’y a pratiquement pas de STEP en état de

fonctionnement normale d’eaux usées au Bénin.

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 6

Au vue de cette situation qui prévaut et de l’explosion démographique dans

la commune d’Abomey-Calavi, dont la population est estimée à 307745 habitants

et de 8012 habitants dans le quartier Tokpa-Zoungo selon les statistiques obtenues

au Recensement Général de la Population Humaine (RGPH) en 2002, il a été mis

en place une STEP grâce au projet BENEAU initié par les partenaires DCAM-

BETHESDA, CREPA-BENIN et la DHAB, une STEP. Cette station pilote à

lagunage de Tokpa-Zoungo dans la commune d’Abomey-Calavi est destinée à

traiter les eaux usées du marché et de quelques ménages de ce quartier de

l’arrondissement d’Abomey-Calavi. Ce dernier ne disposait pratiquement pas de

systèmes de traitement d’eaux usées ou du tout pas d’ouvrages d’assainissement

(toilettes, puisards, caniveaux…etc.). Les problèmes liés à l’environnement sont

d’ailleurs très récurrent dans cet arrondissement d’Abomey-Calavi à cause de

l’augmentation des effluents produits par cette population de plus en plus

croissante. Il faut aussi noter que ces effluents représentent un grand risque non

seulement pour la population riveraine mais aussi et surtout pour les espèces

aquatiques. En effet, ces eaux usées ne subissent aucun traitement avant d’être

évacuées dans le lac Nokoué qui longe cette commune.

Il sera question pour nous d’étudier la justesse de ce dimensionnement et

l’efficacité de cette STEP tout en analysant « le Fonctionnement et les paramètres

de performances de cette STEP ». Pour mener à bien cette étude, plusieurs

objectifs ont été fixés.

II- Objectifs

II1-Objectif Général

L’objectif principal est d’évaluer la performance de chaque

compartiments de la STEP.

II2- Objectifs Spécifiques

Les objectifs spécifiques qui découlent de l’objectif général sont :

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 7

-Caractériser les effluents arrivant à l’entrée et à la sortie des bassins tampon et

anaérobie.

-Déterminer les abattements.

- Comparer les résultats aux normes de fonctionnement optimum et de rejets

dans le milieu naturel.

III- Hypothèses

- La STEP fonctionne et sa performance est vérifiée.

- La STEP respecte les normes de rejet en vigueur au Bénin.

IV- DEMARCHE METHODOLOGIQUE

Méthodes

La méthode adoptée pour atteindre les objectifs de notre étude est

subdivisée comme suit :

-Une étude bibliographique qui fut importante dans la rédaction de notre

étude. Elle a permis de recueillir des informations afin d’éclaircir notre sujet. Pour

y parvenir, les thèses de doctorats, les mémoires de fin de formation de cycle, les

synthèses des publications scientifiques sur l’assainissement, les sites internet, la

Bibliothèque de l’EPAC, les structures compétentes : CREPA, DCAM-

BETHESDA, etc; l’internet (Google.com ; sciencedirecte.com ;

partnersforwater.nl, etc.) ont été exploités.

-Le prélèvement de l’échantillon qui s’est effectué dans chaque bassin de la

STEP grâce à un seau qui a servi de puisette.

-Le traitement des données s’est effectué grâce au logiciel excel après

l’analyse.

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 8

- La réalisation des analyses au laboratoire de la Direction de l’Hygiène et

de l’Assainissement de Base (DHAB) suivie du contrôle au Laboratoire de Science

et Technique de l’Eau (LSTE).

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 9

Chapitre 2 : Présentation du milieu d’étude

Le stage s’est déroulé à la station d’épuration des eaux usées de Tokpa-

Zoungo. Cette partie présente : la situation géographique et administrative, les

aspects démographique et socioculturel, le cadre juridique et institutionnel, et l’état

de l’approvisionnement en eau et de l’assainissement du milieu dans lequel se

trouve la station.

I- SITUATION ADMINISTRATIVE ET GEOGRAPHIQUE

I-1- Situation administrative

La Station se situe dans la commune d’Abomey-Calavi au Nord de la ville

de Cotonou. Située dans le Bénin, Abomey-Calavi est la commune la plus vaste du

département de l’Atlantique. Elle s’étend sur une superficie de 539 Km2 et est

composée de neuf (09) arrondissements que sont : Calavi-centre, Godomey,

Akassato, Zinvié, Ouèdo, Togba, Hêvié, Kpanroun et Golo-Djigbé. Aussi compte –

t- elle six quartiers (6) et soixante-quatre (64) villages dirigés par des chefs de

village. Le quartier Tokpa-Zoungo, où se trouve la station, est à l’entrée de la

commune d’Abomey-Calavi centre. Il est situé entre la voie inter-Etat Akassato-

Bohicon et le lac Nokoué. Il représente l’ancienne cité de la ville. Ce quartier est

limité au Sud par Godomey et au Nord par Agamandin. Son architecture est très

complexe ; du point de vue de sa répartition spatiale, les habitations qui s’y

trouvent sont constituées de grandes concessions familiales réparties en de petites

maisons où cohabitent plusieurs ménages. La photo ci-dessous illustre bien le cas.

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 10

Figure 1 : Photo montrant les types de concessions rencontrées

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 11

Figure 2 : Cartographie de la commune d’Abomey-Calavi

T TOKPA-ZOUNGO

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 12

I-2- SITUATION GEOGRAPHIQUE

Relief

Le relief de la commune d’Abomey-Calavi est peu accidenté. Il se

caractérise par : une bande sablonneuse avec des cordons littoraux, un plateau de

terre de barre et des dépressions.

Le quartier Tokpa-Zoungo est localisé dans une descente quittant le

carrefour kpota vers le lac Nokoué. C’est un relief en pente (cf. Tableau 1), qui

facilite l’écoulement naturel de l’eau vers l’exutoire qu’est le lac Nokoué.

Tableau 1 : Présentation des différents tronçons et calcul des pentes

correspondantes

N° Tronçon Ztn Amont Ztn Aval Longueur (m) Pente moyenne

P1-P7 79,173 72,953 124,1 0,0501

P7-P10 72,953 70,923 59,44 0,0342

P10-P14 70,923 70,037 88,3 0,0100

P14-P21 70,037 70,027 130 0,0001

PI-P22 69,795 69,838 26,7 - 0,0016

P22-P27 69,838 70,207 102,2 - 0,0036

P27-P32 70,207 70,448 63,2 - 0,0038

P32-P38 70,448 69,693 115,15 0,0066

P38-P45 69,693 69,645 163,3 0,0003

Total ~~ ~~ 872,39 ~~

Source : rapport BENEAU 2009

Sols et végétation

La plus grande partie du territoire de la commune d’Abomey-Calavi est

occupée par des sols ferrugineux tropicaux et des sols sablonneux peu favorables à

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 13

l’agriculture. Les sols hydromorphes très inondables n’occupent qu’une petite

partie (Plan de Développement de la Commune – PDC 2005 - 2009).

Les terres cultivables sont estimées à 464,5 Km2. Le couvert végétal de la

commune varie selon les faciès traversés. Ainsi, dans la zone côtière on y rencontre

la mangrove à palétuviers, une savane dégradée sur le plateau, des cultures

maraîchères le long des marais et un groupement herbeux dans les marécages et le

long des berges du lac Nokoué.

Climat

La station d’épuration de Topka-Zoungo est un procédé de traitement extensif.

Elle dépend donc largement des conditions environnementales, il semble donc

important de définir les conditions météorologiques rencontrées dans cette région

au cours de l’année. La commune d’Abomey-Calavi est située dans le domaine

climatique subéquatorial. Le climat n’est donc pas différent de celui des régions

côtières du Bénin. Il est caractérisé par deux saisons pluvieuses et deux saisons

sèches. Les températures varient peu au cours de l’année (entre 22°C en Août et

32°C en Mars). La pluviométrie moyenne annuelle est de 1320 mm.

Hydrographie

Le lac Nokoué et la lagune côtière sont essentiellement les deux plans

d’eaux dont est constitué le réseau hydrographique. Par ailleurs, la commune

dispose d’une façade maritime juxtaposée à la lagune côtière, des marais, des

ruisseaux et des marécages. Tout cela lui offre des potentialités touristiques et

halieutiques.

II- Aspects démographique et socio- culturel

II.1. Aspect démographique

Le recensement général de la population en 2002 indique pour la commune

de Calavi une population de 307.745 habitants soit 21% de la population des

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 14

départements de l’Atlantique et du Littoral avec un taux d’accroissement

démographique de 3,01%. Il faut noter que la croissance démographique est de

5,84% en milieu urbain et de 2,89% en milieu rural.74, 12% donc de cette

population vivent dans les centres urbains et 25,88% dans les milieux ruraux.

La population actuelle (2012) est estimée à près de 408854 habitants et la

densité actuelle serait plus de 758,54 habitants au kilomètre carré. Les valeurs de

l’effectif de la population et de la densité sont obtenues grâce au taux

d’accroissement qui est de 3,01%. La répartition spatiale de cette population est

inégale dans les neuf arrondissements. Ainsi, près de 75% de cette population vit

dans les centres urbains. Ce qui fait que, l’arrondissement de Godomey abrite à lui

seul plus de la moitié de la population de toute la commune tandis que les

arrondissements de Togba et de Kpanroun sont les moins peuplés.

Le quartier Tokpa-Zoungo est fortement peuplé. Il compte une population

totale évaluée environ à 8012 habitants (RGPH3).

II.2. Aspect socio-culturel

Au départ, Abomey-Calavi était un démembrement du royaume d’Abomey. Il a

été fondé par ce dernier afin d’être plus proche de la capitale économique pour

faciliter les transactions commerciales. L’ethnie dominante dans la commune est

l’Aïzo. Mais on constate l’installation d’autres groupes ethniques grâce à l’exode

rural, entre autres, les Fons, les Toffins, les Yorubas, les Nagos, les Gouns et

autres. Les religions pratiquées sont le Christianisme, les religions traditionnelles,

l’Islam et autres. (PDC Abomey-calavi 2005-2009).

III- LE CADRE JURIDIQUE ET INSTITUTIONNEL

Il s’agit de l'ensemble des dispositions qui devraient définir et assurer les

devoirs, les droits, les responsabilités individuelles et les attributions des

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 15

diverses institutions chargées de la gestion des eaux résiduaires urbaines. Ce

cadre a connu une évolution rapide à partir de 1990 au Bénin (DJIHOUESSI,

2010).

III.1. Le cadre juridique de l’assainissement au Bénin

Au vue de la constitution du 11 décembre 1990, qui stipule en son article 27

que : «Toute personne a droit à un environnement sain, satisfaisant et durable et a

le droit de le défendre. L’Etat veille à la protection de l’environnement ». Cet

article de la constitution a permis aux membres de l’Assemblée de renforcer les

textes existant et de définir les bases de la politique nationale en matière

d’environnement.

Le sous-secteur de l’assainissement en eaux usées au Bénin est actuellement

régi par différents textes et lois dont les plus importants sont :

La loi cadre sur l’environnement (Loi 98-030 du 12 février 1999) qui est le

principal cadre juridique de protection de l'environnement en République du

Bénin ;

La loi n° 97-029 du 15 Janvier 1999 portant organisation des communes en

République du Bénin, en son article 93 confère aux communes la charge de la

collecte et du traitement des déchets liquides, du réseau public d’évacuation des

eaux usées et du réseau public d’évacuation des eaux pluviales.

Le décret N°2001-109 du 4 avril 2001 fixant les normes de qualité des eaux

résiduaires.

L’arrêt interministériel N°069/MISAT/MEHU/MS/DC/DE/DATC/DHAB

du 4 avril 1995 portant réglementation des activités de collecte, d’évacuation, de

traitement et d’élimination des matières de vidange.

Le cadre législatif est peu appliqué et dans certains cas les lois existant ne

permettent pas de régulariser les situations qui se présentent. L’autre difficulté

Page 30: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 16

majeure est le manque de règlementation impliquant les citoyens ; ceci aurait pour

corollaire de faciliter la gestion des déchets liquides par les municipalités.

III.2. le cadre institutionnel : bilan de la gouvernance du secteur

En ce qui concerne l’assainissement au Benin, quatre ministères sont

impliqués dans la gouvernance sous sectorielle. Il s’agit du Ministère de la Santé

Public (MSP) à travers la DNSP, du Ministère de l’Environnement de l’Habitat et

de l’Urbanisme (MEHU).

La politique nationale dans le cadre de la prévention des pollutions et des

risques environnementaux, de l’amélioration du cadre de vie et de l’assainissement

est définie par l’Agence Béninoise pour l’Environnement (ABE).

Le secteur est doté de plusieurs documents stratégiques qui constituent le

cadre de référence pour la coordination entre les interventions des différents

acteurs (Livre Bleu Bénin, 2009). Il s’agit de :

- La stratégie de Promotion de l’Hygiène et de l’Assainissement de

Base (PHA) en milieu rural et semi urbain ;

- Le plan stratégique d’assainissement des eaux usées en milieu

urbain au Bénin élaboré en 2007 ;

- La stratégie de gestion des déchets solides ;

- La Politique Nationale d’Assainissement de Base (PNAB) ;

- Le Code d’hygiène publique.

Pourtant, depuis 2003, les communes béninoises ont été rétablies dans leurs

prérogatives d’assurer le service d’eau potable et d’assainissement à l’ensemble de

leurs populations (Livre Bleu Bénin, 2009). Mais, elles n’exercent pas encore la

maîtrise d’ouvrage, comme le leur confère la loi ; à cause semble-t-il, d’un manque

de compétences techniques et de ressources financières. Aussi l’implication du

secteur privé est encore faible et devrait permettre d’apporter une valeur ajoutée en

termes de qualité des services.

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 17

IV- ETAT DE L’APPROVISIONNEMENT EN EAU ET DE

L’ASSAINISSEMENT A TOKPA-ZOUNGO

IV.1. Approvisionnement en eau à Tokpa-Zoungo

La plupart des habitants de Tokpa-Zoungo disposent de puits, implantés

dans la cour de leurs concessions. La profondeur moyenne de ces puits est très

faible (avoisinant deux à trois mètres) à cause de la proximité de la nappe

phréatique. Ainsi, les eaux de puits sont non seulement de mauvaises qualités, mais

renferment aussi des minéraux tel que : le Mg2+

et le Ca2+

qui rendent ces eaux

dures. Les populations utilisent ces eaux en général pour les activités ménagères

(lessive, vaisselle) et les toilettes. L’eau du puits n’est pas utilisée pour la boisson

et l’est rarement pour la cuisine.

Dans leur ensemble, les populations de Tokpa-Zoungo utilisent pour la

boisson et la cuisine « l’eau du robinet ». Les modes d’approvisionnement en « eau

du robinet » par les populations se résument en l’abonnement au réseau de la

SONEB. Malheureusement le taux d’abonnés est faible et est en dessous de 30%

(DJIHOUESSI, 2010). Toutefois pour les non abonnés, l’achat de cette eau est

possible chez les revendeurs qui ne sont, en réalité, que les abonnés à la SONEB.

IV.2. L’assainissement à Tokpa-Zoungo

A Tokpa-Zoungo, l’assainissement est inexistant. Le quartier ne dispose pas

d’un réseau de collecte des eaux usées. Il est à remarquer que certains habitats

disposent de fosses septiques, mais les dispositions constructives ne sont pas

souvent respectées. Ces ouvrages polluent la nappe phréatique. Pour les

populations ne disposant pas de fosses septiques, on assiste à un rejet systématique

de ces eaux dans la nature : souvent directement dans la rue. Ces comportements

occasionnent des nuisances sanitaires et environnementales.

La gestion faite des excréta constitue une véritable préoccupation dans

Tokpa-Zoungo. Les populations ne disposant pas de latrines sont obligées d’aller

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 18

aux toilettes, pour la plupart, dans la nature. Les enfants le font souvent sur les

dépotoirs sauvages alors que les parents, souvent dans un sac en plastique jeté la

nuit dans le lac.

Vu le degré d’insalubrité de la ville, L’évacuation des déchets solides et

ménagers ne respecte aucune règle d’hygiène. Malgré tous les efforts fournis par

l’ONG DCAM BETHESDA pour la collecte des DSM, cette population reste ce

qu’elle est, à cause de son niveau d’instruction et surtout du manque

d’informations. Les déchets sont rejetés à proximité des habitations sur les

parcelles non occupées. Ainsi, on observe un peu partout dans le quartier, des

dépotoirs sauvages qui posent d’énormes problèmes d’insalubrité (photo)

Figure 3 : Photo montrant le comportement des populations ne disposant pas de latrines

Figure 4 : Photo d’un dépotoir sauvage du quartier

Page 33: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 19

Chapitre 3: Généralités sur les ERU

Définition

Les eaux usées urbaines sont des eaux résiduaires constituées des eaux usées

domestiques, agricoles, industrielles, et les eaux pluviales et de ruissellement qui

en sont les plus abondants. Mais selon la Directive du conseil des communautés

européennes du 21 mai 1991 : les Eaux Résiduaires Urbaines (ERU) sont les eaux

ménagères usées ou le mélange des eaux ménagères usées avec des eaux

industrielles usées et/ou des eaux de ruissellement (DJIHOUESSI, 2010).

I- Différentes catégories d’ERU : Origine et composition

I.1. Eaux usées domestiques

Les eaux usées domestiques sont des eaux qui proviennent des

établissements et services résidentiels et qui résultent essentiellement du

métabolisme humain. Elles sont composées des eaux vannes et eaux grises (ou eau

ménagère).

Les eaux vannes représentent 1/3 des eaux usées domestiques et est

composée de 70 à 80% d’eau de matières fécales et d’urine.

Les eaux grises par contre représentent les 2/3 environ du volume total

des eaux usées domestiques. De plus, elles représentent près de 80% de

consommation par jour par habitant (cours AINA et BACHAROU, 2011).

La composition des eaux usées d’origine domestique n’est certainement

pas la même. Elle varie extrêmement, selon l’origine et la composition de l’eau de

consommation, soit surtout des diverses utilisations qu’en font les particuliers qui

peuvent apporter un nombre importants de polluants.

I.1.2. Eaux usées industrielles

La variété et l’extrême diversité des eaux usées industrielles rendent

difficile et parfois illusoire tout souci d’en établir un profil type. Toutefois on a pu

relever quelques caractéristiques propres à certaines EUI en fonction des lieux de

production. Les EUI provenant des usines et des industries renferment des

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 20

polluants particuliers tels que : les métaux lourds (le plomb ; le cadmium etc.) et

les hydrocarbures surtout aromatiques (cours AINA, 2011).Le déversement des

eaux usées industrielles dans les égouts publics est formellement interdit.

I.1.3. Les eaux de ruissellement

Les eaux de ruissellement comprennent les eaux excédentaires de temps

de pluie, les eaux de lavage des rues, des parkings publics et les eaux de drainage

des sols. Elles sont pour la plupart du temps, chargées de la pollution captée dans

l’air atmosphérique (combustion du charbon, du gaz, et de l’huile produisant du

sulfure et de l’oxyde d’azote), mais aussi de la pollution du sol superficiel (route,

décharge sauvage).

I.1.4 Les eaux usées agricoles

En Afrique, les eaux usées agricoles proviennent d’une part des

établissements zootechniques et d’autre part de l’agriculture intrant et péri urbaine

très pratiquée dans les baffons marécageux ou en périphérie urbaine avec dans

certains cas l’utilisation d’engrais chimiques et de pesticides. Ces eaux sont

généralement confondues aux eaux de ruissellement et d’infiltration qui

transportent pendant l’écoulement des quantités importantes d’azote et des résidus

de pesticides.

I.2.Composition des ERU

Les eaux résiduaires urbaines sont généralement composées de deux

formes de pollution que sont :

La pollution organique : par les diverses matières organiques en solution ou en

suspension dans l'eau.

La pollution toxique : par des produits tels : les métaux et métalloïdes, les

composés organochlorés de synthèse etc. (OUEDRAOGO, 2004).

Ces pollutions se manifestent dans les ERU à travers trois catégories

d’impuretés :

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 21

Les matières en suspension ;

Les matières colloïdales ;

Les matières dissoutes.

Les deux premières sont responsables de la turbidité, les deux dernières de la

couleur, la dernière de la salinité et de diverses autres caractéristiques des ERU

(DEGREMONT, 2005).

I.2.1. Les matières en suspension

Les matières en suspension sont des matières minérales ou organiques qui

restent en suspension du fait de la turbulence de l’eau ou de leur densité trop

voisine de celle de l’eau, elles sont sans interférence importante avec l’eau qui les

entoure. Il s’agit en général de : sable, limons, débris organiques.

I.2.2. Les matières colloïdales

Les matières colloïdales sont les suspensions qui comportent des solides

très finement divisés (0,01 à 5m) caractérisés par une surface spécifique très

importante et une charge électrostatique généralement négative. Ce sont les argiles

fines, les kystes de protozoaires, les bactéries, les macromolécules, les boulles

d’huiles en suspension dans l’eau.

I.2.3. Les matières dissoutes

Elles concernent des composés minéraux (en général plus ou moins

ionisés) ou organiques, macromoléculaires ou non, ainsi que des gaz souvent très

solubles dans l’eau. Comme exemple nous avons : MO, sel, CO2, SO2, NH3.

I- Les systèmes fondamentaux d’évacuation des eaux usées

Le schéma général de l’assainissement des eaux usées urbaines présente

en Afrique subsaharienne deux volets fondamentaux que sont : le système

individuel et le système collectif.

Page 36: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 22

Réseau de collecte Emissaire STEP Emissaire de rejet

Figure 5 : Système d’assainissement collectif

II.1. Le système d’assainissement individuel

Le système d’assainissement individuel (composé de latrine plus ou moins

amélioré et des fosses septiques) est prépondérant à cause de l’importance des

tissus urbains spontanés qui concentre à eux seul plus de 80% de l’effectif total des

citadins et des moyens standings. Toutefois dans certaines villes africaines (Dakar,

Abidjan, Ouagadougou, Douala, Yaoundé et autres) on rencontre des zones

appartenant à la catégorie des villes administrées où l’Etat et la municipalité ont en

place les systèmes collectifs d’assainissement des eaux urbaines équipés en aval

des stations d’épuration.

Dans un établissement urbain doté d’un système d’assainissement

collectif, les eaux usées suivent le cheminement global schématisé comme suit.

II.2. Les schémas types d’évacuation

On distingue comme schémas types d’évacuation :

-Le système unitaire

-Le système séparatif

-Le système pseudo séparatif

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 23

a- Le système unitaire

Il s’agit d’un simple réseau correspondant au principe ancien de toutes les

eaux à l’égout. Il comporte une canalisation unique et importante pour évacuer

simultanément les eaux usées et les eaux pluviales. Cependant le

dimensionnement des canalisations doit être suffisamment important pour éviter

les inondations et permettre d’évacuer un débit pluvial important (BOURRIER,

2008).

b- Le système séparatif

Le système séparatif est composé de deux types de canalisations dont

l’une (un peu plus grande) est destinée à reprendre les eaux pluviales et l’autre un

peu plus réduite pour collecter les eaux usées. Les deux réseaux peuvent suivre le

même cheminement pour se rendre à la station d’épuration. Ces deux réseaux

peuvent également suivre les tracés différents quand les eaux pluviales se rejettent

directement dans un cours d’eau proche sans passer dans la station d’épuration. Ce

système permet d’éviter les problèmes de surcharge de la STEP lors d’évènements

Système Unitaire

Bouches d’égout

Gouttière

Grilles avaloirs sur

cours ou parking

EUD

EU+EP

Domaines publics Domaines privées

Figure 6 : Schéma d’assainissement d’un système unitaire

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pluvieux, tout en facilitant le fonctionnement des installations de traitement mais

aussi en diminuant le dimensionnement des ouvrages.

c- Le système pseudo séparatif

Il s’agit d’une combinaison des deux types précédant dans lequel les eaux

pluviales des habitations et des cours riverains sont envoyés dans le réseau d’eaux

usées. Il existe également d’autres systèmes appelés systèmes mixtes beaucoup

plus sophistiqués. Les systèmes en dépression ou sous vide permettant entre autre

de protéger la nappe d’eau souterraine et les systèmes sous pression ou sous charge

qui permet d’éviter les problèmes de surprofondeur et les problèmes de pente.

II- Quantités à traiter et estimation de la pollution des eaux

III.1. Évaluation des quantités d’eaux usées à traiter

L’évaluation de la quantité d’eau usée à collecter dépend de deux valeurs

extrêmes : le débit de pointe d’avenir et le débit minimal. Elle dépend aussi

largement de la quantité d’eaux usées rejetée par la localité considérée et de la

contribution des secteurs secondaire et surtout tertiaire.

III.1.1. Calcul des débits d'eaux usées

Le dimensionnement des réseaux d’eaux usées passe par la connaissance

des débits d’eau à évacuer. Dans la pratique, les débits sont en général évalués sur

la base de la consommation globale de l’eau dans la localité considérée au jour de

la plus forte consommation de l’année rapportée à l’unité d’habitant sur une

période donnée. Pendant cette phase d’évaluation, il est nécessaire de distinguer les

EUI et les EUD. Deux méthodes permettent d’évaluer la consommation totale

d’eau dans la localité à savoir :

-le dépouillement des régimes de consommation particulière pour évaluer

le volume réel distribué chez les abonnés.

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-la mesure du volume d’eau brute produite au niveau de la station

d’exhorte en déduisant les pertes de charge en réseau.

Cette dernière méthode comporte assez de risques, notamment la non

maitrise par le projecteur des phénomènes de pertes de charges en aval du point

d’exhorte pendant la distribution. Lors des calculs des réseaux, l’évaluation de la

quantité d’eau usée à collecter dépend de deux valeurs extrêmes : le débit de pointe

d’avenir et le débit minimal.

Le Tableau 2 donne les estimations des consommations spécifiques suite à

des enquêtes menées à Bamako (Mali) en 1981.

Tableau 2 : Estimation des consommations en eau à Bamako (Mali) en 1981

(Source DEMBELE, 2006 cité par DJIHOUESSI, 2010)

Contraintes Grand

standing

Standing

moyen

Standing intermédiaire Faible revenu

(Puits

uniquement) Habitat

ancien

Habitat

nouveau

Volume

d’eau

consommée

200l/j/hab. 89l/j/hab. 40 l/j/hab. 60 l/j/hab. 19,5 l/j/hab.

Comme nous l’avions signalé plus haut, ce tableau confirme encore que

les volumes d’eaux consommées sont fonction de l'habitat et du niveau de vie des

populations. Par conséquent, le raisonnement qui consiste à évaluer les débits

d’avenir, à partir d’une dose globale par habitant toutes activités et secteurs

confondus devrait laisser place à des études locales qui tiendront compte de tous

les critères et des contraintes caractérisant l'agglomération considérée.

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 26

III.1.2.Calcul du débit de pointe

Le débit de pointe permet le dimensionnement des sections de

canalisation d’un système séparatif. Sa détermination passe inéluctablement par la

connaissance du coefficient de pointe et du débit moyen journalier Qm. Ce dernier

s'obtient en supposant répartie sur vingt-quatre heures la valeur du rejet journalier

Qj. (BOURRIER, 2008)

Avec : Qm le débit moyen journalier en litre par

seconde (l.s-1

)

Qj le débit journalier en litre par jour

Le coefficient de pointe

Il s’agit du débit maximal rapporté au débit moyen de la journée de la plus

forte consommation à l’origine de l’étude.

Avec : CP le coefficient de pointe

Qmax le débit maximal en l.s-1

Qm le débit moyen journalier l.s-1

Cependant, la valeur du coefficient de pointe dépend du type d’eau ou de

la position de la conduite. Ainsi pour les eaux usées domestiques, les valeurs

moyennes du Cp sont strictement comprises entre 1.7 et 2.4 (1.7‹Cp‹2.4) ; par

rapport à la position du tronçon Cp=3 si on se trouve à la tête du réseau et égale 2 à

l’exutoire. Dans la pratique, le coefficient de pointe ne devrait pas dépasser la

valeur 3, ni descendre au-dessous de la valeur limite de 1,5 à l’exception de

courtes portions de réseaux où les activités des habitants sont identiques et où il

peut atteindre quatre.

La formule suivante est couramment utilisée pour exprimer le coefficient

de pointe à partir du débit moyen de la conduite.

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Avec : a : la limite inférieur à ne pas dépasser quand Qm→∞

B : est un paramètre introduisant la valeur de la croissance exprimé lorsque Qm→0

CP le coefficient de pointe

Qm étant le débit moyen journalier en l.s-1

En réseau séparatif, le débit de pointe de temps sec Qp peut être approché

par la formule :

Où : QP en l.s-1

est le débit de pointe en temps

sec en litre par seconde.

III.2. Estimation de la pollution des eaux

III.2.1. Charge polluante

Trois principaux paramètres mesurent les matières polluantes des eaux

usées domestiques : les Matières En Suspension (MES), la Demande Biochimique

en Oxygène (DBO) et la Demande Chimique en Oxygène (DCO).

Les Matières En Suspension sont exprimées en mg par litre. Elles

représentent la fraction non solubilisée et non colloïdale contenue dans l'eau. Elles

comportent à la fois des éléments minéraux et organiques.

La Demande Biochimique en Oxygène (DBO), exprimée en mg

d'oxygène par litre, détermine la quantité de matières organiques biodégradables

présentes dans l'eau. Plus précisément, ce paramètre mesure la quantité d'oxygène

nécessaire à la destruction des composés organiques non azotés grâce aux

phénomènes d'oxydation par voie aérobie. Pour mesurer ce paramètre, on prend

comme référence la quantité d'oxygène consommé au bout de cinq jours. C'est la

DBO5, demande biochimique en oxygène sur cinq jours.

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La Demande Chimique en Oxygène (DCO), exprimée en mg d'oxygène

par litre, représente la teneur de l'eau en matières oxydables. Ce paramètre

correspond à la quantité d'oxygène qu'il faut fournir pour oxyder par voie chimique

ces matières.

Les teneurs en azote et en phosphore sont également des paramètres très

importants. Les rejets excessifs de phosphore et d'azote contribuent à

l'eutrophisation des lacs et des cours d'eau. Ce phénomène se caractérise par la

prolifération d'algues et la diminution de l'oxygène dissous, ce qui appauvrit la

faune et la flore des eaux superficielles (cours d'eau, lacs, etc.). Cette fragilité du

milieu naturel a été prise en compte par la réglementation avec la notion de "zones

sensibles".

III.2.2.Notion d'équivalent-habitant

Un équivalent-habitant est un paramètre permettant d’assurer une

homogénéité entre d’une part les rejets des différents types d’activités socio-

économiques et culturelles (hôpitaux, industrie, hôtel, école, marché, pressing etc.)

et d’autre part les rejets moyens équivalents à un habitant dans une localité

considérée. C’est un paramètre qui permet de quantifier la pollution émise par une

agglomération à partir de la population qui y réside et des autres activités non

domestiques. Selon la définition de la directive européenne du 21 mai 1991

"relative au traitement des eaux urbaines résiduaires", un équivalent-habitant

représente une DBO5 de 60g d'oxygène par jour.

Au Bénin les valeurs de la pollution par EH sont les suivantes :

Tableau 3 : Pollution apportée par un équivalent-habitant au Bénin

(Source : Code de l’eau et de l’assainissement)

Paramètres de pollution Valeurs

Volume d’eau en litre (l) 60

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III.2.3 Mode de calcul des réseaux ramifiés

Le débit Q s’exprime par la formule

Dans laquelle :

S’est la section mouillée

V est la vitesse moyenne.

Cette vitesse se calcule par différentes expressions. Suivant la formule

d'écoulement de Manning, la vitesse en m/s est déterminée par l’expression :

(4.2)

Où : K est le coefficient de rugosité (cf. table et commentaire en annexe 5)

R est le rayon hydraulique (rapport de la section mouillée sur le

Périmètre mouillé) en mètre

J est la pente motrice nécessaire à l’écoulement d’un débit Q donné.

On obtient donc :

La quantité ne dépend que du

remplissage qui est le rapport de la

hauteur h à la hauteur de la canalisation H.

III.2.4 Objectif de qualité

La finalité du traitement des effluents avant rejet est la protection du

milieu naturel, sauf dans les cas où l’on cherche à réutiliser ces eaux.

DBO5 (g.EH-1

.j-1

) 60

DCO (g.EH-1

.j-1

) 120 – 150

MES (g.EH-1

.j-1

) 70 – 90

NTK (g.EH-1

.j-1

) 12 – 15

PT (g.EH-1

.j-1

) 2,5 – 3

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Progressivement, la réglementation a diversifié les niveaux de rejets

possibles pour les adapter à des objectifs de qualité fixés par les autorités

responsables.

Le décret n°2001-109 du 4 avril 2001, fixe les normes de qualité des eaux

résiduaires en république du Bénin. Ce décret impose, entre autres, en ses articles

23 et 24, les critères de qualité suivants :

[DBO5] 25 mg/l pour un pourcentage minimum de réduction de 70 à 90%

[DCO] 125 mg/l pour un pourcentage minimum de réduction de 75%

[MES] 35 mg/l pour un pourcentage minimum de réduction de 90%

6< pH< 9

Une température supérieure de maximum 1°C à la température des eaux

réceptrices ;

[P]= é à é é à

Avec une réduction de 10%

[N] = é à é é à

Avec une réduction de 70 à 80%

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Chapitre4: Généralités sur le lagunage dans les Pays En Développement

(PED)

Les résultats des travaux sur l’étude économique comparative de

différents procédés de traitement des eaux usées sous climat tropical montrent ou

présentent l’absence d’informations objectives sur l’efficacité des techniques

d’assainissement collectif dans le contexte des pays africains.

Définir les conditions de mise en œuvre des opérations d’assainissement

urbain et disposer d’éléments nécessaires à leur conception, étaient le but principal

du séminaire international sur l’assainissement urbain en Afrique de l’Ouest et du

Centre, organisé à Niamey en 1985[Hassane, 1986]. Le volet assainissement

collectif des eaux usées comprenait deux axes : l’étude comparative des systèmes

d’épuration dans le contexte africain et l’étude des réseaux d’égouts de faibles

diamètres (Small Bore Sewer SBS).

Malheureusement, ces programmes régionaux pleins d’espoir et

d’originalité n’ont pratiquement jamais vu le jour. Des spécialistes dans le domaine

de l’assainissement collectif en Afrique de l’Ouest et du Centre se réunissent

environ tous les dix ans pour tenter de trouver une solution dynamique [CIEH,

1972; Hassane, 1986; CIEH, 1993; UADE and OIEAU, 1993Aquadev, 2000;

CREPA, 2002]. Plusieurs projets se sont développés à l’initiative des pays, selon

l’urgence des besoins et avec l’aide financière et technique des coopérations

bilatérales et multilatérales. Des réseaux d’égouts et de nombreuses stations

d’épuration ont été construits. Cependant, les résultats de la recherche sur les

techniques naturelles d’épuration sont presque inconnus de la communauté

scientifique internationale. Ces travaux ne sont pas non plus publiés dans les

journaux tels qu’Info-CREPA ou Sud Sciences Technologies, édités à l’attention

des chercheurs de cette région.

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I- HISTORIQUE

Le lagunage comme méthode scientifique de traitement des eaux usées

domestiques fut découvert aux USA dès le début du XXe siècle, mais un

dimensionnement en est seulement proposé en 1948 (AKOWANOU, 2012). Le

lagunage a été introduit en Afrique de l’Ouest et du Centre avec l’aide des Agences

Française et Suisse de Coopération et d’Aide au développement (KONE,

2002) depuis le début de l’indépendance et surtout grâce à l’explosion

démographique et aussi l’envie des populations de s’installer dans les centres villes

pour ne pas dire dans les zones industrielles.

Certains pays africains n’ont pas tardé à la mise en œuvre de celle-ci, il

s’agit du Burkina Faso, du Cameroun, de la Côte d’Ivoire et du Sénégal. Le

lagunage est un procédé épuratoire qui s’applique exclusivement au traitement des

eaux usées domestiques et surtout industrielles.

La plus ancienne des stations de lagunage est celle de Sally Portugal

(Sénégal), étudiée et construite en 1977. Pendant la décennie 80, des stations telles

que celles de Louga (Sénégal), Saint Louis (Sénégal), Yaoundé (Cameroun) et de

Ouagadougou (Côte d’ Ivoire) ont été mises en service. Beaucoup d’autres STEP

par lagunage ont été construits par la suite (AKOWANOU, 2012). Au Bénin, des

essais de lagunage à macrophyte à petite échelle ont été effectués au Centre de

Traitement d’Ordures Ménagères (CTOM) et au Collège Père Aupiais (Kpondjo,

2011). Un essai de lagunage à macrophyte flottant a été aussi effectué très

récemment, au CTPEA de l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC)

(Kpondjo, 2011) grâce à une mini station. L’auteur a fait une proposition de

combinaison de macrophytes flottants à partir d’une étude de combinaison de la

jacinthe d’eau, de la lentille d’eau et de la laitue d’eau pour le traitement des EUD

par le lagunage. Cependant, aucune station de traitement des eaux usées

domestiques par lagunage à macrophyte n’existe actuellement dans notre pays.

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II- DEFINITION ET PRESENTATION D’UNE STATION

D’EPURATION A LAGUNAGE

II-1 Définition

Le lagunage comme méthode scientifique de traitement des eaux usées

domestiques, est constitué d’une série de bassins artificiels formés de digues,

imperméabilisés, dans lesquelles les eaux usées sont déversées et passent

successivement et naturellement d’un bassin à un autre, par gravitation pendant un

long temps de séjour, qui peut être de l’ordre de jours ou de mois. Il repose sur le

phénomène de la photosynthèse. En faite, La tranche d’eau supérieure des bassins

est exposée à la lumière. Ceci permet l’existence d’algues qui produisent l’oxygène

nécessaire au développement et au maintien des bactéries aérobies.

II-2 Principes de Base

La station d’épuration traditionnelle à boue activée, s’impose souvent à

l’esprit lorsqu’il s’agit d’épuration des eaux usées. Pourtant, d’autres modes

épuratoires existent. Ils s’appuient sur des processus d’autoépuration se déroulant

spontanément dans les étendues d’eau, dans lesquelles les microorganismes

dégradent la matière organique et la transforment en éléments minéraux.

Le lagunage est un procédé très simple de traitement des eaux usées,

écologique, rustique, fiable et peu couteux à cause de son fonctionnement non

mécanique, avec des résultats hautement satisfaisants, en matière de

décontamination. C’est une forme naturelle du traitement biologique des eaux

usées.

Différents assemblages de ces bassins sont possibles en fonction de divers

paramètres, tels que les conditions locales, les exigences sur la qualité de l’effluent

final et le débit traité. Ces bassins fonctionnent comme des écosystèmes avec des

relations de symbiose entre les différentes populations composées de bactéries, de

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champions, de protozoaires, de métazoaires, d’algues, de poissons, de plantes, etc.

Ces différents organismes favorisent l’élimination de la charge polluante contenue

dans l’eau usée.

De façon générale, le mécanisme sur lequel repose le lagunage, est la

photosynthèse.

Le gaz carbonique formé par les bactéries ainsi que les sels minéraux

contenus dans les eaux usées, permettent aux algues de se multiplier. Il y a ainsi

prolifération de deux populations interdépendante : les bactéries et les algues

planctoniques, également dénommées « plantes microphytes » ce cycle s’auto-

entretient tant que le système reçoit de l’énergie solaire et de la matière organique.

Un dégagement de gaz carbonique et de méthane se produit à ce niveau. La figure

ci-dessous illustre de façon simplifiée les principaux processus qui ont lieu dans

un bassin de lagunage. L’épuration des eaux usées dans un système de lagune

résulte donc d’une combinaison complexe de processus physiques, chimiques et

biologiques, qui sont influencés par les conditions météorologiques, le type et la

configuration des bassins, et la conception du système. (Bureau de l’UNESCO,

2008)

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 35

Figure 7 : Processus d’épuration ; qui ont lieu dans un bassin de lagunage (Bureau

de l’Unesco, 2008)

II-3 Avantages du lagunage

Le principe de lagunage présente d’énormes avantages. En voici quatre

exemples particuliers : en termes d’économie, d’écologie, d’aménagement du

territoire et de la pédagogie. D’un point de vue économique, l’entretien d’une

station de lagunage est moins couteux et moins long qu’une station classique ; une

station de lagunage ne présente aucun raccordement électrique et ne demande pas

de personnel qualifié. Ecologiquement parlant, les bassins de lagunage développent

tout un écosystème, où les végétaux aquatiques servent ainsi de support et de

nourriture à la faune (les oiseaux, les amphibiens, les insectes etc.), qui contribue à

accroitre la biodiversité du secteur. Alors que les communes rurales sont de plus en

plus attentives à l’aménagement de leur territoire, ce type d’assainissement assure

une intégration parfaite dans le contexte paysager (champ, étang communal,

etc.…). Enfin, un bassin de lagunage peut servir de support à des sujets de

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

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pédagogie très diversifiés, tel que l’eau, l’assainissement, la faune et la flore

aquatique.

Par ailleurs, il existe quelques autres avantages du procédé par lagunage,

tel que l’absence de produits chimiques et la possibilité de valoriser des sous-

produits (biomasse planctoniques, plantes d’eau, poissons d’élevages) et d’utiliser

l’eau épurée pour la fertilisation et l’irrigation en agriculture. Une autre

caractéristique importante est son grand pouvoir tampon face aux variations de

charges organiques ou hydrauliques, en raison du temps de rétention hydraulique

qui est beaucoup plus élevé que dans les autres procédés (Bureau de l’UNESCO,

2008).

II-4 INCONVENIENTS DU LAGUNAGE

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Ce procédé de traitement présente les inconvénients suivants : Une

emprise au sol importante, des contraintes de nature de sol et d’étanchéité :une

étanchéité mal réalisée peut entrainer la pollution de la nappe phréatique par

infiltration des effluents ou le sol de par sa nature peut être un élément de filtration

des effluents (sols limoneux), une variation de la qualité de l’eau traitée due à la

prolifération ou non des bactéries en fonction des saisons, une élimination

incomplète de l’azote et du phosphore et l’impossibilité d’effectuer des réglages au

cours de l’exploitation, impliquant donc une intégration au maximum des

contraintes attendues.

Par ailleurs, le mauvais fonctionnement et/ou entretien d’un bassin de

lagunage peut produire des odeurs et entraîner le rejet d’un effluent mal épuré qui

pourra avoir un effet nocif sur la vie aquatique dans le cours d’eau récepteur. De

plus, au fur et à mesure de la croissance d’une collectivité desservie par un système

d’épuration des eaux usées par lagunage ou de l’imposition d’exigence plus stricte

relativement à l’effluent par les organismes de réglementation, il se peut que

l’installation doive être améliorée en optimisant le fonctionnement ou en

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agrandissant l’installation. Cela entrainera d’importantes immobilisations et des

coûts de fonctionnement plus élevés pour la collectivité.������������

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III- LES DIFFERENTS TYPES DE LAGUNAGE

III-1 Le lagunage naturel

Selon l’écosite (www.ecosite.fr), avant l'entrée des eaux dans le premier

bassin, un prétraitement est réalisé pour faciliter la suite des opérations. Dans un

premier bassin, des bactéries interviennent pour éliminer les déchets (la matière

organique) et les transformer en sels minéraux et en gaz. Par la suite, dans un

deuxième bassin, ces produits sont récupérés par les plantes pour permettre leur

développement. Celles-ci vont alors produire de l'oxygène (par photosynthèse).

Les micro-algues (phytoplancton) seront consommées dans les derniers bassins par

le zooplancton (animaux microscopiques). Les recherches de Hatem, 2008 sur

« les procédés biologiques d’épuration » lui ont permis de dire que la profondeur

d’un lagunage naturel est de façon générale de1.2 à 1.5 m au maximum et de 0.8 m

au minimum pour éviter le développement de macrophyte, et que le temps de

séjour est de l'ordre du mois. Selon Hatem, On peut également obtenir un

rendement d'épuration de 90 %. De plus ces procédés sont très sensibles à la

température et sont peu applicables aux régions froides par conséquent, leur

dimensionnement est généralement basé, pour un climat tempéré, sur une charge

journalière de 50 kgDBO5 ha-1

J-1

, soit environ 10 m2 par habitant. La teneur en

matière en suspension dans l'effluent traité reste élevée (de 50 à 150 mg L-1

). Aussi

la DBO5 en sortie est souvent supérieure à 50 mg/L

III-2 Le lagunage aéré

D’après les investigations de l’AERM (Agence de l’Eau Rhin-Meuse) sur

les procédés d’épuration des petites collectivités du bassin Rhin-Meuse, Le

lagunage aéré serait une technique d'épuration biologique par culture libre avec un

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Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 38

apport artificiel d'oxygène. Dans l'étage d'aération, les eaux usées sont dégradées

par des micro-organismes qui consomment et assimilent les nutriments. Le

principe de base est le même que celui des boues activées avec une densité de

bactéries faible et l'absence de recirculation. Le lagunage aéré se différencie des

boues activées par l'absence de maintien d'une concentration fixée de micro-

organismes, il n’y a donc pas de recirculation. Cela conduit à prévoir des temps de

séjour plus longs, plus favorables à une bonne adaptation du système aux

variations de qualité de l'effluent à traiter. Selon Hatem, 2008 au vue de ces

recherches sur les procédés biologiques d’épuration, il confirme également qu’en

fournissant l’oxygène par un moyen mécanique, on réduit les volumes nécessaires

et on peut accroître la profondeur de la lagune. La concentration en bactéries est

plus importante qu'en lagunage naturel. Le temps de séjour est de l'ordre d’une

semaine et la profondeur de 1 à 4 m. Le rendement peut être 80 % et il n'y a pas de

recyclage de boues. L’homogénéisation doit être satisfaisante pour éviter les

dépôts.

AVANTAGES

-Accepte les variations assez importantes de charge organique ou hydraulique

- Bonne intégration paysagère

-Accepte les effluents concentrés Nuisance sonore possible

-Accepte les effluents déséquilibrés en nutriments

INCONVENIENTS

-Coût d’exploitation relativement élevé (forte consommation énergétique)

-Nécessite un agent spécialisé pour l'entretien du matériel électromécanique

-Fréquence de curage espacée (tous les deux à cinq ans).

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Figure 8 : Photo de lagunes aérées et aérateurs de surface amarrés

Certains rejets industriels sont traités par ce procédé qui reste valable pour

les produits organiques très lentement biodégradables. Ces rejets sont caractérisés

par de faibles teneurs en MS et avec des DBO5 dans la gamme 300 - 1500 ppm

(Conserverie, Industrie Chimique(Phénols). Le brassage est effectué par des

turbines fixées sur des flotteurs amarrés au centre du bassin.

III-3 Le lagunage anaérobie

Il n'est applicable que sur des effluents très concentrés et, le plus souvent

comme prétraitement avant un étage aérobie (Hatem; 2008). La couverture de ces

lagunes et le traitement des gaz produits sont nécessaires vu les risques de

nuisances élevés (odeurs). Les temps de séjours sont souvent supérieurs à 50 jours.

Les charges organiques appliquées sont de l'ordre de 0.01kgDBO5m-3

J-1

.A l’heure

actuelle, il a été démontré que si ce type de bassin était bien dimensionné en

matières de charges organiques et si la concentration en sulfates est inférieure à

500 mg/L, les problèmes d’odeurs disparaissent (Mara et al ; 1992). Une

profondeur importante (5 à 6 m) est en principe un élément favorable au processus.

Dans la réalité, la classification aéro)-anaérobie des lagunes n’est pas superflue, car

dans les zones amont ou profondes des lagunes aérobies, on observe souvent un

fort déficit en oxygène. Un curage des bassins tous les 10 ans est nécessaire du fait

de la production des boues.

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Avantages

-Accepte les variations assez importantes de charge organique ou hydraulique

- Bonne intégration paysagère

-Accepte les effluents concentrés Nuisance sonore possible

-Accepte les effluents déséquilibrés en nutriments

Inconvénients

-Coût d’exploitation relativement élevé (forte consommation énergétique)

- Nécessite un agent spécialisé pour l'entretien du matériel électromécanique

-Fréquence de curage espacée (tous les deux à cinq ans)

-Stabilisation des boues.

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Chapitre 5 : Présentation de la Station d’épuration

La STEP de Tokpa-Zoungo est un système de lagunage naturel, inauguré en

octobre 2012. Elle était réalisée dans le but de recevoir une charge organique de

1000 Equivalent Habitants (DJIHOUESSI, 2010). Mais elle fonctionne

actuellement en dessous de sa capacité car elle ne reçoit actuellement que 100

Equivalent Habitants. Car, à l’origine du dimensionnement plusieurs ménages (soit

40 ménages) étaient raccordé et ne sont pas encor connecté au réseau de collecte

des eaux usées. L’effluent que la station traite actuellement est celui venant du

marché Tokpa-Zoungo. Outre les objectifs précités, la STEP devrait également

servir de site expérimental et un outil pédagogique pour les formations dispensées

par CREPA-BENIN et le Département de Génie Civil de l’EPAC. Cette station

comporte :

- un bac d’alimentation

-un bassin anaérobie

- un bassin facultatif

- un bassin de maturation

III- Description des ouvrages : Bassins de stabilisation

Les bassins de stabilisation sont simples à réaliser et s’entretiennent

facilement avec un personnel plus ou moins bien qualifié. La technologie est

généralement simple avec l’utilisation de très peu d’équipements sophistiqués.

Comparés aux systèmes classiques, les bassins de stabilisation éliminent les

germes pathogènes, assurant ainsi une qualité d’épuration meilleure pour l’homme

et l’environnement. Ils disposent en outre d’une sensibilité très faible vis-à-vis des

variations des charges de pollution. Les bassins de stabilisation nécessitent

cependant beaucoup plus d’espaces. Les bassins de stabilisation utilisés dans le

lagunage sont les bassins anaérobies, les bassins facultatifs et les bassins de

maturation.

Page 56: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 42

I.1-Le bac d’alimentation (bassin tampon)

C’est un ouvrage qui est généralement placé en tête de la filière de

traitement destiné à recevoir l’effluent avant d’alimenter la station. Normalement,

l’ouvrage devrait être équipé d’une pompe de refoulement automatique de manière

à ce que dès que l’effluent arrive et atteint un niveau seuil, l’automatisme se

déclenche et refoule l’eau dans le premier bassin (bassin anaérobie).

Dans notre cas à Tokpa-zoungo le système d’écoulement envisagé est

l’écoulement par gravitation, mais il s’est avéré que l’emplacement réservé pour la

station est un bas-fond et il a fallu qu’on surmonte les bassins pour pouvoir

répondre à un traitement efficace.

Caractéristiques : volume= 9.06 m3, profondeur= 3.5m

I.2- Bassins anaérobies

Toujours placés en tête du système, les bassins anaérobies permettent la

dégradation de la matière organique et assurent une bonne décantation. De tous les

Figure 9 : Photo montrant le dessus du bac tampon

Page 57: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 43

bassins de stabilisation, les bassins anaérobies sont les plus profonds (entre 2 et 5

m). Celui de Tokpa-zoungo a une profondeur de trois mètres. La matière

solide des eaux usées se décante pour former une couche de boues au fond du

bassin. Ces bassins reçoivent des charges organiques très importantes

(>100gDBO5/m3/j). Celui de Tokpa-zoungo a été dimensionné pour recevoir

7kgDBO5/m3/j. Ils fonctionnent comme des fosses septiques à ciel ouvert. Les

bactéries anaérobies dégradent alors ces matières organiques des boues. Il se

dégage pendant cette phase du gaz pauvre de digestion. Les produits solubles dans

les eaux usées passent aux bassins suivants. Le temps de séjour moyen varie entre

1 et 2 jours.

Figure 10 : Bassin anaérobie

caractéristique, volume= 67,2m3, Profondeur=3m, Temps de

séjours=2jours

I.3-Bassins facultatifs

Le caractère « facultatif »vient de ce qu’il se forme dans le bassin des

couches anaérobies au fond et des couches aérobies en surface. Les bassins

facultatifs sont, en général, utilisés pour éliminer la DBO et les germes pathogènes.

Ils peuvent être en tête d’une série de bassins ou alors recevoir les effluents

provenant du bassin anaérobie. Les bassins facultatifs sont dits « primaires »

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 44

lorsque dans la série, ils reçoivent directement des eaux brutes. Ils sont dits

« secondaires » quand ils reçoivent les effluents du bassin anaérobies. Dans le cas

de cette étude le bassin facultatif vient après le bassin anaérobie.

Dans un bassin facultatif il se produit les phénomènes suivants :

-Les matières solides en suspension décantent au fond et forment la couche

anaérobie. Ces boues sont digérées par des bactéries anaérobies. Près de 30% de la

DBO sont éliminées à cette étape.

-La couche aérobie qui se forme au dessus de la couche anaérobie, est le siège

de prolifération des algues qui par photosynthèse, produisent l’oxygène. Ces algues

se nourrissent à partir d’éléments nutritifs issus des sous produits de l’activité des

bactéries. Ces dernières ont besoin à leur tour de l’oxygène produit par les algues

pour se développer. Il se passe donc dans les bassins facultatifs une certaine

interdépendance, appelée « la symbiose ».

Les profondeurs inférieures à 1 m ne sont pas recommandées. Les

profondeurs supérieures à 1,5 m favorisent les conditions anaérobies. Il est en outre

recommandé de laisser les bassins accessibles au vent. Le vent assure, en effet, le

brassage vertical et horizontal des eaux du bassin et homogénéise ainsi leur

épuration. En l’absence du vent, la production d’algues diminue et se stratifie à

moins de 20cm de la surface du plan d’eau.

Page 59: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 45

Figure 11 : Bassin facultatif

caractéristique, volume= 99,75m3, Profondeur=1,50m , Temps de

séjours=4jours

I.4- Bassins de maturation

Les bassins de maturation améliorent le traitement des effluents issus des

bassins facultatifs ou d’un autre bassin de maturation. Ils permettent d’éliminer les

germes pathogènes au fur et à mesure que les effluents s’écoulent lentement dans

les bassins. Ils ne doivent pas recevoir d’eaux usées brutes. Ils sont essentiellement

aérobies sur toute leur profondeur, qui ne dépasse jamais 1m. Pour cette

profondeur, les bassins de maturation sont bien oxygénés et bien brassés. Le

nombre de bassins de maturation dépend essentiellement de la qualité de l’effluent

à la sortie du système.

La qualité de l’effluent à la sortie dépend des principaux paramètres ci-suivants:

la DBO5, les MES, la quantité des coliformes fécaux.

-la DBO5 est utilisée pour étudier la teneur en matière organique ;

-les MES sont nécessaires pour évaluer la concentration des matières solides

dans l’effluent. Ce paramètre est déterminant surtout lorsqu’à la sortie du système,

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 46

on envisage d’irriguer les champs (éviter ainsi le colmatage des systèmes

d’irrigation et de pompage) ;

-la quantité des coliformes fécaux (qualité bactérienne) pour éviter la

contamination par des germes pathogènes Etc.

Le suivi et l’entretien de la station dépendent administrativement de l’ONG

DCAM BETHESDA et de la mairie d’Abomey Calavi et relève donc du domaine

public.

Figure 12 : Bassin de maturation

caractéristique, volume= 102,40m3, Profondeur=1m , Temps de

séjours=4jours

Page 61: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 47

Bassin

Tampon

Figure 13: plan d'ensemble de la station d'épuration de Tkpo- Youngo

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Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 48

Partie II : Présentation du Cadre d’étude et de la structure d’accueil

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 49

Chapitre1: Présentation de la structure de formation

L’Ecole des Sciences et Techniques du Bâtiment et de la Route (ESTBR),

est un établissement de formation professionnelle du Centre Universitaire

d’Abomey qui forme des techniciens supérieurs uniquement dans le domaine du

génie civil ; la formation est donc sanctionnée par la délivrance d’une licence

professionnelle. Crée le 08 Décembre 2009 par l’arrêté : Année 2009

N°5482/MESRS/CAB/DC/SGM/DRFLM/DGES/SA, Mme Agathe SOUROU

HOUINOU, Docteur en Mécanique des Sols fut la première Directrice de cette

école avant de passer la main à M. Edmond ADJOVI, Maitre de Conférence en

sciences et techniques de l’ingénieur en 2013.

Figure 14 : Entrée principale de l’ESTBR

I- Situation géographique de l’ESTBR

L’ESTBR est implantée à Abomey dans le département du Zou et plus

précisément à Sogon dans l’arrondissement de Hounli. Son plan de situation se

présente comme suit :

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 50

Figure 15 : Plan de situation de l’ESTBR

II- Filières disponibles à l’ESTBR

L’ESTBR forme des techniciens supérieurs dans les options suivantes :

Aménagement et Assainissement Urbain (AAU)

Architecture et Urbanisme (AU)

Bâtiments et Travaux Publics (BTP)

Géomètre Topographe (GT)

III- Mode d’accès à l’ESTBR

L’accès à l’ESTBR n’est possible que pour les étudiants titulaires du BAC

C, D, E, F ou d’un DT /STI et se fait sur étude de dossiers au plan national et au

niveau de l’établissement.

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 51

Chapitre II : Présentation de la structure d’accueil

INTRODUCTION

DCAM est un département de l’ONG Bethesda chargé du Développement

Communautaire et Assainissement du Milieu. Ses activités viennent directement en

appui pour la plupart à celle de l’hôpital. En effet, DCAM a été crée en 1993 pour

promouvoir la santé communautaire et le développement durable.

Aujourd’hui, ce département a étendu ses activités à tous les départements du

Bénin à travers :

La mise en place des unités de pré collecte ;

Le traitement et la valorisation des déchets (compostage, transformation

des déchets plastiques en gaines électriques granulées et regranulées) ;

L’appui des communes pour la mise en place d’un système écologique et

efficace de gestion des déchets solides et liquides ;

L’appui organisationnel et institutionnel pour l’organisation des

communautés en association de développement ;

L’élaboration des plans de développement communaux ;

La gouvernance locale ;

La formation professionnelle des jeunes sur son centre agro pastoral de

formation et d’insertion professionnelle (CAFIP) ;

L’éducation formelle avec l’ouverture depuis 2005, du collège

d’enseignement technique et général (CETG_BETHESDA) ;

La gestion intégrée des Ressources en Eau par la promotion de l’accès à

l’eau potable, la caractérisation et le traitement des eaux usées, etc.

S’agissant du traitement et la valorisation des DSM, des points de

regroupements ont été mises en place. Un point de regroupement des déchets est

un lieu aménagé où transitent les déchets solides ménagers apportés par les pré-

collecteurs (entrants) pour être ensuite transportés par les collecteurs (sortants) à la

décharge finale.

Page 66: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 52

HISTORIQUE

Suite aux difficultés d’ordres économique, social et politique qu’a connu

notre pays dans les années 1980, une trentaine d’églises protestantes et

évangéliques du Bénin, ont décidé de mettre en commun leurs compétences pour

limiter les effets pervers de la pauvreté sur les populations à la base. A cet effet,

elles ont créé le 19 Février 1990 une ONG dénommée BETHESDA. Le

Département du Développement Communautaire et Assainissement du Milieu

(DCAM) a été créé le 1er Juillet 1993, après l’évaluation des activités curatives du

Centre de santé BETHESDA.

DOMAINES D’INTERVENTIONS

Conformément aux statuts et aux orientations du plan stratégique de

l’ONG, le département DCAM œuvre dans une vision de développement durable à

travers :

La défense des droits de la personne humaine et de l’environnement,

La recherche et le développement,

L’assainissement et la protection de l’environnement,

L’information, l’éducation et la communication.

A travers la mise en œuvre des programmes et projets, DCAM a

développé des compétences avérées dans les domaines ci-après :

I- DOMAINES D’EXPERTISES

I.1 Gestion des déchets et évaluation environnementale

(Gestion et valorisation des DSM, DBM, DEEE, Elaboration des PGD,

Pollution atmosphérique, changements climatiques, EIE, AE, ASE,

etc.)

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 53

I.2 Décentralisation et développement local

(Accès à l’eau potable, traitement des eaux usées, Plan de développement

communal, mobilisation sociale, Gouvernance locale Habitat)

I.3. Développement organisationnel et gestion des projets

(Elaboration et gestion des projets ,suivi d’impacts, diagnostic , Evaluation et

appui institutionnel, Audit financier et organisationnel, renforcement de capacité,

élaboration et gestion de plan d’affaires, etc.)

I.4. Information Education et Communication

(Animation de groupes sociaux, formation, sensibilisation,

documentation, publication, plan de communication, plaidoyers et lobbying

marketing social…)

Page 68: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 54

Partie III : Méthodologie et Méthodes d’analyses

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Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 55

Méthodologie et Matériels utilisés

Il sera question pour nous de présenter dans cette partie les différentes

phases traversées pour aboutir à ce travail. La méthodologie de recherche utilisée

pour aborder ce thème est d’abord la recherche documentaire, en suite la phase de

terrain et enfin la phase pratique.

La recherche documentaire constitue pour nous une étape primordiale

avant tout autre travail de ce genre. Elle nous a permis d’acquérir plus de savoir à

propos du thème choisis, tout en nous inspirant des travaux antérieurs effectués

dans ce domaine. C’est ainsi que, nous avons eu à effectuer des recherches dans les

centres de recherches tels que la bibliothèque du campus et de l’EPAC, les anciens

mémoires et rapports de stage ayant trait à notre sujet, les recherches sur internet

nous ont aussi permis de mieux comprendre ce thème.

La phase de terrain n’est pas moins importante que la précédente mais à

ce niveau il faut dire que cette phase est beaucoup plus pratique. C’est à ce niveau

qu’on a eu à collecter des informations nécessaires à la réalisation de ce travail. Il

s’agit entre autre des enquêtes réalisées dans différents instituts, les expériences

réalisées sur le terrain. Les enquêtes réalisées auprès des instituts ont permis

d’avoir une connaissance un peu plus approfondie de la zone d’étude et de mieux

la présenter. Quant aux expériences réalisées sur le terrain, elles se regroupent en

deux volets ; les prélèvements des échantillons et aussi le pompage.

I- Les prélèvements

Les prélèvements ont été réalisés successivement les 11, 13, 15, 24, 26 et

28 Décembre 2012 avec le maximum de précautions possible parce qu’ils doivent

être représentatifs des effluents de chaque bassin afin de traduire au mieux le

traitement qui s’effectue à la STEP et surtout de savoir si ce dernier fonctionne

bien ou pas. Pour y parvenir, nous avons utilisé une puisette qui nous a permis de

prendre l’eau dans les bassins et de pouvoir remplir les flacons de Possotomè de

capacité 1,5 litre chacune. Les flacons sont remplis à raz bord pour éviter de piéger

Page 70: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 56

de l’air car cette dernière facilite l’oxydation et par conséquent modifie l’équilibre

chimique. Chaque flacon est préalablement lavé au laboratoire, puis rincé par les

eaux usées une fois sur le site d’échantillonnage avant le prélèvement.

Ces échantillons sont conservés à 4°C avant l’analyse afin de limiter

l’évolution des paramètres à mesurer.

Figure 16 : Photo montrant les matériels ayant servi au prélèvement

II- Le pompage

C’est l’une des parties les plus importantes de notre travail parce que sans

effluent dans les bassins, on ne parlerait ni de traitement ni de fonctionnement de

la STEP. La phase de pompage nous a donc permis d’amener de l’eau dans le

bassin anaérobie seul. En réalité, le pompage s’est effectué durant 15 jours

successifs à raison de 01 à 03 fois par jour selon que l’effluent soit important ou

non. Vu le nombre de jours de pompage et aussi la quantité de l’effluent pompé, on

n’a pas pu remplir les trois bassins. Le tableau no1 en annexe présente les périodes

de pompage.

III.1. Présentation des matériels utilisés

PH-mètre

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 57

C’est un appareil qui permet de mesurer de façon simultané le pH et la

température.

Figure 17 : PH mètre

Oxymètre

C’est un appareil qui permet de mesurer le taux d’oxygène dans une eau

usée avec plusieurs unités(en mg/L, en %).

Figure 18 :Oxymètre

Spectrophotomètre (HACH DR 2800)

Le spectrophotomètre est utilisé pour comparer la répartition spectrale

d’une substance inconnue avec celle d’un élément chimique standard. Cet appareil

est muni d’un détecteur qui peut être un bolomètre, appareil à résistance électrique

adapté à la mesure des spectres infrarouges, ou bien une cellule photoélectrique,

employé pour l’analyse des spectres ultraviolets.

Page 72: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 58

Figure 19 : Spectrophotomètre

Enceinte thermostatée

Elle permet de déterminer la DBO à 5 jours en y introduisant les oxytopes

Figure 20 : Enceinte thermostatée

. Hotte

Elle permet de faire des manipulations de certain réactif tel que l’acide

volatil, protégeant ainsi le manipulateur contre tout danger d’intoxication

Page 73: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 59

Figure 22 : Hotte

Balance

Elle permet de peser les échantillons afin d’obtenir leur masse. La balance

utilisée est une balance de type METTLER PM 100 et de précision 0.1mg

Réactor DCO

Il intervient dans la détermination de la

demande chimique en oxygène et permet de

chauffer le mélange pendant 2h avant sa

lecture au spectrophotomètre.

Figure 21 : Balance

Figure 23 : Réactor DCO

Page 74: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 60

Partie IV Analyse de l’eau : Résultats ; interprétations et discussions

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Paramètres de performance

Les échantillons d’eau prélevés ont été analysés au laboratoire DNSP.

Une fois au labo, chaque échantillon subit une série d’analyses physico-chimique

et deux tests d’analyses bactériologiques que sont les tests de détermination des

coliformes fécaux et de détermination d’Escherichia Coli. Quant à l’analyse

physico-chimique il s’agit de : le pH, la conductivité, l’oxygène dissout, la

demande chimique en oxygène, la demande biochimique en oxygène, le COD, le

NTK, et le phosphore. Les échantillons destinés aux analyses physico-chimiques

au laboratoire, sont conservés dans des flacons en plastique, qui sont remplis à ras

bord pour éviter de piéger de l’air, susceptible d’assurer des réactions d’oxydation

et par conséquent de modifier les valeurs exactes des paramètres. Les échantillons

destinés aux analyses bactériologiques sont quant à eux conservés dans des

bouteilles stérilisées remplies aux deux-tiers (2/3) de leur volume, pour permettre à

l’air piégé entre le bouchon et le niveau supérieur du liquide, d’assurer la survie

des germes pathogènes. Ces échantillons sont conservés lors du transport à basse

température, dans une glacière contenant conservateur de froid.

Le pourcentage d’abattement des paramètres est obtenu suivant la formule :

% d’abattement (X)=

x100

Ci: Concentration initiale de X dans l'eau usée à l'entrée

Cf: Concentration finale de X dans l'eau usée à la sortie.

I. Température

La température doit être considérée avec attention dans l’étude des eaux

résiduaires, en particulier lorsque le processus de traitement est extensif

comme à Tokpa-Zoungo. La température est le facteur cinétique le plus important

de toutes les réactions chimiques et biologiques. Une température supérieure à

15°C favorise le développement des microorganismes, intensifie la biodégradation

et les mauvaises odeurs. La connaissance de la température est donc essentielle

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 62

pour les réactions physico-chimiques et biologiques régies par leurs

caractéristiques thermodynamique et cinétique (Thomas, 1995). La température

s’exprime en °C et a été mesuré en même temps que le potentiel d’hydrogène. Pour

ce faire, on introduit la sonde du multimètre WTW 340i préalablement rincée avec

de l’eau distillée dans le bécher puis on appuis sur Enter et on attend que cela se

stabilise afin de lire la valeur.

II.1 Potentiel d'hydrogène (pH)

pH est un paramètre environnemental qui influence fortement la

croissance bactérienne. Les bactéries se développent pour un pH compris entre

4 et 9. L’optimum de croissance des bactéries aquatiques se situe entre 6,5

et 8,5. Il est donc important de se situer dans cet intervalle de valeurs pour

favoriser l’activité microbienne qui participe au traitement biologique de la

matière organique. Le pH ou potentiel d'hydrogène mesure l'acidité ou la basicité

d'une solution. Sa mesure se fait par la méthode potentiométrique avec le pH-mètre

de type WTW 340I de marque HACH de sonde sentix41 comme indiqué ci-dessus

pour la température.

Résultats

Evolution du pH au niveau des deux premiers bassins

Tableau 4 : Résultats du pH

Jour de

prélèvement

Type de bassin

paramètres

Bassin tampon Bassin

anaérobie

Moyennes

11/12/2012 PH 8,25 9,66 8,96

13/12/2012 PH 7,99 9,58 8,78

15/12/2012 PH 7,94 9,18 8,56

24/12/2012 PH 7,72 9,66 8,69

26/12/2012 PH 7,82 7,59 7,71

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28/12/2012 PH 6,90 7,84 7,34

Interprétations

Comme nous l’avons signalé plus haut, Le pH est un paramètre très

important qui conditionne la vie microbienne et les équilibres physico-chimiques.

D’après notre analyse nous voyons bien que la valeur moyenne du pH

obtenu se situe bien dans l’intervalle de croissance optimum des bactéries. Cela

rassure quant au bon développement microbien base d’une bonne dégradation de la

matière organique ce qui garantira en conséquence un bon traitement.

I-3 Conductivité

La conductivité est la capacité d'une solution à conduire le courant

électrique. La mesure de celle de l'eau permet :

- d'évaluer rapidement mais très approximativement la minéralisation

globales de cette eau ;

- de détecter les variations de composition liées à l'infiltration d'eaux

polluées.

La conductivité électrique renseigne sur la teneur totale de l’eau en

sels minéraux. Pour ce faire on introduit le bout de la conductimètre de

type WTW 340i contenant la sonde dans l’eau et on attend la stabilisation

avant de lire la valeur.

Résultat

Tableau 5 : Résultats de la conductivité exprimés en µs/cm

Jour de

prélèvement

Type de bassin

paramètres

Bassin

tampon

Bassin

anaérobie

Abattement%

11/12/2012 Cond (µs/cm) 2200 977 55,59

13/12/2012 Cond (µs/cm) 2360 950 59,75

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15/12/2012 Cond(µs/cm) 2630 1123 57,30

24/12/2012 Cond (µs/cm) 3870 977 74,75

26/12/2012 Cond (µs/cm) 3560 2100 41,01

28/12/2012 Cond (µs/cm) 3690 2230 39,57

Interprétations

Avec les valeurs obtenues lors des analyses, on constate qu’il y a une très

forte quantité de sels minéraux car la valeur de la conductivité dépasse largement

les valeurs usuelles habituellement rencontrées dans les eaux résiduaires urbaines

qui sont de (de 500 à 1000 µs/cm) dans le bassin tampon. Dans le bassin anaérobie,

on constate déjà qu’il y a une réduction de 54.66% ce qui témoigne d’un

abattement. Il faut dire que cette réduction ne nous a pas permit pour autant de

rester dans la norme puisque les deux dernières valeurs et celui du troisième

excède toujours le maxi qui est 1000 µs/cm. L’abattement obtenu s’explique par le

fait qu’il y a une accumulation au niveau du bassin anaérobie.

I-4 L’Oxygène dissous

L’oxygène dissous dans l’eau est un élément primordial pour le

développement de la vie aquatique. Un manque d’oxygène dissous aboutit à

une eutrophisation du milieu. Par ailleurs, la concentration en oxygène

détermine la concentration en bactéries anaérobies et aérobies ce qui conditionne

le traitement biologique de la matière organique.

L’oxygène dissous est caractéristique du type de milieu. Sa concentration

est très faible et le plus souvent proche de zéro dans les eaux résiduaires brutes,

compte tenu des concentrations élevées en composés réducteurs (oxydables) et de

l’activité des microorganismes présents (Thomas, 1995). La présence d’oxygène

dissous conditionne les réactions de dégradation aérobie de la matière organique et

favorise l’élimination de la pollution azotée par un procédé de nitrification-

dénitrification (Rejsek, 2002). Il inhibe cependant les activités dénitrifiâtes (c'est-à-

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 65

dire que la présence d’oxygène dissous dans le milieu permet d’éviter

l’eutrophisation) de la flore spécialisée (Thomas, 1995) qui a besoin d’un milieu

anaérobie pour s’opérer. Son unité est le mg/L. Sa mesure ce faire, en plongeant la

sonde d’oxymètre de type WTW 340i dans l’eau et on attend la stabilisation pour

lire la valeur.

Résultats

Tableau 6 : résultats de l’oxygène dissous exprimés en mg/l

Jour de

prélèvement

Type de bassin

paramètres

Bassin

tampon

Bassin

anaérobie

11/12/2012 O2 (mg/L) 0,31 7,35

13/12/2012 O2 (mg/L) 0,54 7,72

15/12/2012 O2 (mg/L) 6,0 19,5

24/12/2012 O2 (mg/L) 0,78 1,42

26/12/2012 O2 (mg/L)

28/12/2012 O2 (mg/L) 0,20 0,13

Interprétations

Les différentes valeurs d’oxygène dissous enregistrées sont faibles dans le

bassin tampon que celui du bassin anaérobie. Cette grande différence est due au

faite que le bassin tampon est très petit par rapport au bassin anaérobie et puisque

la concentration en oxygène dissous est fonction de la température (plus la

température croit l’oxygène dissous diminue). Nous pouvons également dire que le

faible taux enregistré au niveau du bassin tampon, témoigne de la présence des

matières organiques dans nos différents échantillons car la dégradation de celle-ci

s’accompagne d’une consommation d’oxygène.

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 66

I-5 Matières en suspension (MES)

Les MES représentent la fraction non solubilisée ou non colloïdale, donc

retenue par un filtre. Elles se déterminent par la méthode directe du programme

630, longueur d’onde 810nm, à l’aide du spectrophotomètre d’absorption

moléculaire. On y prélève 10ml de l’échantillon, qui a été remué au préalable pour

s’assurer de l’homogénéité, et on le met dans le tube, ensuite on l’introduit dans le

trou à spectrophotomètre (HACH DR 2800), on appuie sur la touche entrer et on

fait la lecture de la valeur obtenue. Elle est exprimée en mg/L.

Résultats

Tableau 7 : Résultats des MES exprimé en mg/l

Jour de

prélèvement

Type de bassin

paramètre

Bassin tampon Bassin

anaérobie

Abattement%

11/12/2012 MES (mg/l) 93 34 63,44

13/12/2012 MES (mg/l) 127 14 88,97

15/12/2012 MES (mg/l) 83 16 80,72

24/12/2012 MES (mg/l) 317 34 89,27

26/12/2012 MES (mg/l) 298 175 41,27

28/12/2012 MES (mg/l) 318 198 37,74

Interprétations

Les valeurs moyennes des MES obtenues nous permettent de dire déjà

qu’au niveau de ces deux premiers bassins et surtout au niveau du bassin anaérobie

que le traitement est bon. Selon la littérature, s’il y avait un ouvrage de

prétraitement et aussi d’un traitement primaire en tête de la station un abattement

de 50% suffit mais dans notre cas, nous avons obtenu 66.90%. Il nous faut

toutefois signaler que l’efficacité de ce traitement obtenu dépend largement du

temps de séjour du bassin. Nous pouvons également dire d’après les valeurs du

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 67

résultat d’analyse que nous sommes bien dans l’intervalle des teneurs

généralement mesurées dans les eaux usées domestiques (de 100 à 400mg/l) pour

la MES.

I-6 Demande Chimique en Oxygène (DCO)

La demande chimique en oxygène, exprimée en mg d’02/L mesure la

quantité d’oxygène nécessaire pour oxyder la matière organique en présence

d’un oxydant fort, en milieu acide. Même s’il est souvent possible d’établir une

relation entre DBO5 et DCO, la mesure de DCO ne fait pas la différence entre la

matière organique biodégradable et non biodégradable. La détermination de la

DCO est faite par la méthode colorimétrique à l’aide du réacteur DCO à 25 trous

de marque HACH.

Pour cela, il a été prélevé dans un tube de 2,5ml d’eau distillée pour faire le

blanc et 2,5ml de l’échantillon dans un autre tube, ensuite on ajoute dans chaque

tube 3,5ml d’acide sulfurique et 1,5ml de bichromate de potassium. Ensuite les

tubes soigneusement fermés sont portés dans le réactor DCO, préchauffé à 150°C,

pendant 2h de temps. La lecture se fait au spectrophotomètre après refroidissement

total des échantillons.

Résultats

Tableau 8 : Résultats de DCO exprimés en mg d’O2/l

Jour de

prélèvement

Type de bassin

paramètres

Bassin tampon Bassin

anaérobie

Abattement%

11/12/2012 DCO (mg de O2/l) 181 103 43,09

13/12/2012 DCO (mg de O2/l) 282 66 76,59

15/12/2012 DCO (mg de O2/l) 155 75 51,61

24/12/2012 DCO (mg de O2/l) 576 201 65,10

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

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26/12/2012 DCO(mg de O2/l) 352 83 76,42

28/12/2012 DCO(mg de O2/l) 661 274 58,55

Interprétations

Les valeurs moyennes de DCO obtenues nous permettent de dire déjà qu’au

niveau de ces deux premiers bassins et surtout au niveau du bassin anaérobie que le

traitement est bon. Selon la littérature, si il y avait un ouvrage de prétraitement et

aussi d’un traitement primaire en tête de la station un abattement de 50% suffit

mais dans notre cas, nous avons obtenir 61.89% soit deux fois la valeur normale. Il

est à remarquer que l’efficacité de ce traitement obtenu dépend largement du temps

de séjour dans le bassin anaérobie. Aussi les résultats obtenu lors des d’analyses

montrent que ces valeurs sont dans l’intervalle des teneurs généralement mesurées

dans les eaux usées domestiques (de 500 à 1000mg/l) pour la DCO.

I-7 La Demande Biochimique en Oxygène à 5 jours (DBO5)

La demande biologique en oxygène exprime la quantité d’oxygène

requise pour stabiliser la matière organique susceptible d’être dégradée sous

conditions aérobies. Ce paramètre évalue indirectement la quantité de matière

organique biodégradable. La mesure de la DBO5 permet d'évaluer le contenu d'une

eau en matières organiques biodégradables et donc, dans une certaine mesure, sa

qualité et son degré de pollution organique. La biodégradation de la matière

organique nécessite du dioxygène et dure plusieurs jours ; la DBO5 mesurée ici

représente la quantité d'oxygène nécessaire à la biodégradation en cinq jours. La

DBO5 se mesure par la méthode respirométrique monté dans une armoire

thermostatée avec un manomètre de marque Oxytop, agitateur magnétique à six (6)

postes. Ainsi donc on met dans des flacons un volume de l’échantillon. Ce volume

est déterminé selon la charge de l’échantillon, on introduit un barreau aimanté dans

le flacon, ensuite on met 2 à 3 grains de NaOH dans un petit tube qui restera au

bout du flacon. On ferme alors le flacon avec l’oxytop réglé au préalable selon une

Page 83: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 69

échelle allant avec le volume prélevé et on fait la lecture 5 jours plus tard à l’aide

de l’oxytop.

Résultats

Tableau 9 : Résultats de la DBO5 exprimés en mg de O2/l

Jour de

prélèvement

Type de bassin

paramètres

Bassin

tampon

Bassin

anaérobie

Abattement%

11/12/2012 DBO5 (mg de O2/l) 109,5 67 38,81

13/12/2012 DBO5 (mg de O2/l) 189 19 89,95

15/12/2012 DBO5 (mg de O2/l) 104 18 82,69

24/12/2012 DBO5 (mg de O2/l) 366 174 52,46

26/12/2012 DBO5 (mg de O2/l) 185 55 70,27

28/12/2012 DBO5 (mg de O2/l) 358 125 65,08

Interprétations

La valeur moyenne de DBO5 obtenue nous permet de dire déjà qu’au niveau

de ces deux premiers bassins et surtout au niveau du bassin anaérobie que le

traitement est bon. Selon la littérature la DBO est éliminée entre 40 et 60%., si il y

avait un traitement primaire en tête de la station un abattement de 30 suffit mais

dans notre cas, nous avons obtenir 66.54 soit deux fois la valeur normale. Il nous

faut toutefois signalé que l’efficacité de ce traitement obtenu dépend largement du

temps de séjours du bassin. Nous pouvons également dire que les valeurs des

résultats d’analyses sont bien dans l’intervalle des teneurs généralement mesurées

dans les eaux usées domestiques (de 150 à 500mg/l) pour la DBO5

Page 84: Frederic Adrienne Rapport Fin

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Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 70

Tableau 10 : Rapport DCO/DBO5

Bassin Anaérobie

DCO DBO5 DCO/DBO5 Observations

103 67 1,54 bonne

66 19 3,47 pas bon

75 18 4,17 pas bon

201 174 1,16 bonne

83 55 1,51 bonne

274 125 2,19 moyennement

Ce tableau montre que la majorité des valeurs du rapport DCO/DBO5 sont

proches de 2 pour les lignes (1, 4,5 et 6) donc l’effluent est biodégradable. Par

contre les valeurs des lignes deux et trois indiquent une forte teneur en matière

organique non biodégradable. Ce tableau témoigne déjà un meilleur traitement

dans les bassins facultatif et de maturation.

I-8 Le Carbone Organique Dissous (COD)

Il est déterminé par oxydation thermique catalysée et regroupe

l’ensemble des composés organiques présents dans les eaux usées. Sa mesure se

fait à l’aide du spectrophotomètre. Nous n’avons pas eu la chance de faire la

mesure de ce paramètre parce que le spectrophotomètre était en panne.

I-9 L’Azote Kjeldhal (NTK)

Le NTK évalue les teneurs totales en azote organique et en ammonium.

C’est un indicateur de pollution du milieu et son contrôle permet de suivre

l’évolution des contaminants (Rodier, 2009). La méthode de dosage a été la

minéralisation au sélénium, norme NF EN 25663 (janvier 1994). En présence de

l’acide sulfurique concentré et de la chaleur (360°C), toutes les formes d’azote se

convertissent en ammonium. Le dosage a été fait par la méthode de Nessler.

La mesure de l’azote Kjeldhal a été faite en trois étapes : la minéralisation

d’une partie de l’azote organique en NH4+, la distillation et le dosage des ions

ammoniacaux issus de la minéralisation.

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Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 71

R-N + H2SO4concentré xCO2 + xH2O + xSO3 + xNH4+

sous forme (NH4)2SO4

NH4+ + OH

- NH3 + H2O

H+ + NH3 NH4

+

L'ammoniac est recueilli dans une solution d'acide borique (H3BO3). L'acide

borique est un acide faible qui ne réagit pas avec l'ammoniac, il sert simplement de

piège à ammoniac.

Lorsque l'ammoniac arrive dans l'acide borique il alcalinise le milieu qui vire

au vert, on verse alors la solution étalonnée d’acide fort pour ramener l'indicateur à

sa teinte sensible.

Résultats

Tableau 11 : Résultats de NTK exprimés en mg/l

Jour de

prélèvement

Type de bassin

paramètres

Bassin tampon Bassin

anaérobie

abattement%

11/12/2012 NTK 1,5 1,312 12,53

15/12/2012 NTK 1,6875 0,9375 26,34

24/12/2012 NTK 75 15,75 75,29

26/12/2012 NTK 63,75 24,00 70,23

28/12/2012 NTK 80,62

I-10 Les phosphates

C’est également un indicateur de position issu de la décomposition des

matières organiques. Il joue un rôle très important dans la croissance des

organismes et se déterminer au spectrophotomètre.

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 72

Résultats

Tableau 12 : Résultats du phosphore exprimé en mg/l

Jour de

prélèvement

Type de bassin

paramètres

Bassin tampon Bassin

anaérobie

abattement%

11/12/2012 Phosphores 4,49 2,25 49,89

13/12/2012 Phosphores 6,90 2,27 67,10

15/12/2012 phosphores 8,3 1,17 85,90

24/12/2012 phosphores 14,40 6,12 57,5

26/12/2012 phosphores 8,87 7,40 16,57

28/12/2012 phosphores 19,30 8,14 57,82

Interprétations

Avec la valeur moyenne de l’abattement obtenue, nous pouvons dire que la

pollution phosphorée est réduite de plus de la moitié déjà soit une valeur de 55.80.

Cette pollution constitue un grand danger pour la faune aquatique car sa présence

rend le milieu anoxie et par conséquent il y a risque d’eutrophisation. Les valeurs

des résultats d’analyses se trouvent dans l’intervalle des teneurs généralement

mesurées dans les eaux usées domestiques (de 10 à 25mg/l) pour le phosphore.

I-11 Coliformes Fécaux et Streptocoques Fécaux

Les coliformes fécaux sont des indicateurs de la présence d’organismes

pathogènes issus d’une contamination fécale des eaux usées. Une trop grande

quantité de coliformes constitue un danger car l’eau peut se transformer en

un vecteur de maladies. L’OMS recommande de ne pas excéder

1000NMP/100ml pour une réutilisation de l’effluent en irrigation. Les coliformes

fécaux sont des indicateurs de contamination fécale des eaux usées.

Page 87: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 73

Ce sont des bactéries Gram négatifs, non sporulés, oxydase négatif, aérobies

ou anaérobies facultatifs, capables de se multiplier en présence des sels biliaires et

capables de fermenter le lactose avec production d’acide et de gaz en 24 à 48 h à

une température de 35 à 37° +/- 0,5°C. Le dénombrement en milieu solide des

Coliformes fécaux s’est effectué de la façon suivante : d’abord nous avons procédé

à une dilution des échantillons par 10 et 100 parce que l’effluent est très chargé.

Ensuite, nous avons par la méthode d’incorporation, ajouté aux échantillons le

milieu Rapid-E Coli (24h à 44°C) selon la norme NF-08-05. Les Coliformes

fécaux ont été déterminés selon la norme NFT-90416 avec le milieu SLANETZ

(24h-48h à 37°C).

Résultats

Tableau 13 : Résultats des coliformes fécaux exprimés par 100 ml d’échantillon

Jour de

prélèvement

Type de bassin

paramètres

Bassin

tampon

Bassin

anaérobie

abattement%

11/12/2012 Coliformes Fécaux

par 100 ml

2400 1890 21,25

13/12/2012 Coliformes Fécaux

par 100 ml

2170 1120 48,39

15/12/2012 Coliformes Fécaux

par 100 ml

3900 2100 46,15

24/12/2012 Coliformes Fécaux

par 100 ml

6000 3200 46,67

26/12/2012 Coliformes Fécaux

par 100 ml

12000 4700 60,83

28/12/2012 Coliformes Fécaux

par 100 ml

13400 5300 60,45

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 74

Interprétations

D’après les résultats présentés ci-dessus nous constatons que le traitement

minimal subit par les coliformes fécaux est de 21.25 % et le maximum est de 60.83

mais il faut remarquer que l’efficacité du traitement dépend largement du temps de

séjour dans le bassin anaérobie. Ainsi il faut dire qu’avec un temps de séjour de

deux jours au plus le rendement est 60 %. Mais quand le temps de séjour dépasse

les deux (02) jours alors le rendement baisse considérablement de 20 % et ainsi de

suite quand les nombres de jour augmentent. Les concentrations en coliformes

fécaux sont très élevées par rapport aux normes de l’OMS, qui recommandent une

valeur de 1000CF/100mL si on devait envisager une réutilisation en l’irrigation.

I-12 Escherichia Coli

Ils correspondent à des coliformes thermo tolérants qui produisent de

l’indole à partir du tryptophane et ont les caractères biochimiques propres à cette

espèce. Le dénombrement en milieu solide des Escherichia Coli s’est effectué de

la façon suivante : d’abord nous avons procédé à une dilution des échantillons par

10 et 100 puisque notre effluent est très chargé. Ensuite, nous avons par la méthode

d’incorporation, ajouté aux échantillons le milieu Rapid-E Coli (24h à 44°C) selon

la norme NF-08-05. Les Escherichia Coli ont été déterminés selon la norme NFT-

90416 avec le milieu SLANETZ (24h-48h à 37°C)

Résultats

Tableau 14 : Résultats des Escherichia coli exprimés par 100 ml d’échantillon

Jour de

prélèvement

Type de bassin

paramètres

Bassin

tampon

Bassin

anaérobie

abattement%

11/12/2012 Escherichia Coli

par ml

2160 250 88,,43

13/12/2012 Escherichia Coli 1770 00 100

Page 89: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 75

par ml

15/12/2012 Escherichia Coli

par ml

2200 00 100

24/12/2012 Escherichia Coli

par ml

3100 1100 64,52

26/12/2012 Escherichia Coli

par ml

9000 2700 70

28/12/2012 Escherichia Coli

par ml

10200 2900 71,57

Interprétations

D’après les résultats présentés dans le tableau ci-dessus nous

constatons que le traitement minimal subit par les Escherichia Coli et coliformes

fécaux est de 64.52 % et le maximum est de 100 % mais il faut remarquer que

l’efficacité du traitement dépend largement du temps de séjours dans le bassin

anaérobie. Ainsi il faut dire qu’avec un temps de séjour de deux jours au moins on

obtient un rendement qui varie 70 % à 100 %. Mais quand le temps de séjour

dépasse ce délai, le rendement baisse considérablement (64.52 %) et ainsi de suite

quand les nombres de jour augmentent. Contrairement au mode de traitement

observé en ce qui concerne les coliformes fécaux, pour les Escherichia Coli la

variation dépend du temps de séjour mais aussi de la concentration en coliformes.

II- Discussion et Suggestion

Cette partie constitue une des parties les plus importantes de ce rapport.

C’est en fait à ce niveau que nous allons parler des perfections et des imperfections

de cette station pilote de Tokpa-Zoungo et enfin faire des propositions nécessaires

pour le bon fonctionnement de cette STEP.

Page 90: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 76

II.1. Les perfections

A ce niveau, nous ne pouvons que parler du dimensionnement et du

fonctionnement actuel de la STEP. Pour ce qui concerne le dimensionnement, nous

pouvons dire qu’il a été réalisé suivant les règles normales de construction d’une

STEP. Mais parlant du fonctionnement, nous avons eu à faire la comparaison entre

les charges organiques que la STEP reçoit actuellement et ce qu’elle cela devrait ce

recevoir normalement.

Page 91: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 77

Nombre

d'habiantsParamètres

Concentrati

on de DBO5

en mg o2/L

Charge de

DBO5 en g/j

Charge

correspond

ante à 100

EH

Observations

DBO5 minimale 104 499,20

DBO5 moyenne 218,58 1049,18

DBO5 maximale 366 1756,80

DBO5 minimale 104 1497,60

DBO5 moyenne 218,58 3147,55

DBO5 maximale 366 5270,40

DBO5 minimale 104 2496,00

DBO5 moyenne 218,58 5245,92

DBO5 maximale 366 8784,00

100

300

500

6000

Sous charge

Sous charge plus proche de

la charge attendue par le

dimensionnement

Charge attendue du marché

atteinte

Tableau 15 : Comparaison des paramètres de pollution

Page 92: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 78

En considérant que la concentration en DBO5 soit constante et égale à la

concentration moyenne, le nombre d’habitants correspondant à la charge

équivalente à 100 EH est :

soit

571 vendeuses. Si pour 300 postes on avait 571 EH alors un poste induirait 1,

9 EH. Le dimensionnement étant fait en considérant qu’un poste produit

1/3 EH, on peut conclure que même si chaque poste libérait 1,9 EH, la STEP

fonctionnerait toujours bien, ce qui implique que même avec une densification

des activités au niveau du marché, la STEP est à même d’assurer le traitement

voulu.

Les charges obtenues ont été calculées en utilisant la formule :

Avec le paramètre considéré et Np le nombre de populations considéré.

Ces résultats montrent qu’elle ne reçoit que les 1/40 des charges prévues

pour le dimensionnement. Aussi il faut dire que l’effluent arrivant à la station

présente bien les caractéristiques d’un effluent urbain.

Dans notre interprétation nous n’avions pas parlé des bassins facultatifs et

de maturation. Il faut donc dire à ce niveau que les résultats d’analyses obtenus

pour ces bassins ne sont pas représentatifs parce que nous n’avions eu que de l’eau

de pluie dans ces bassins comme nous l’avions signalé plus haut [paragraphe 1

chapitre trois Etats des lieux]. Pour le dimensionnement qui a été fait, la STEP

devrait recevoir une charge de 700 EH mais puisque les ménages ne sont plus

raccordés, elle ne reçoit que 100 EH. Mais l’autre problème est que durant toute

notre période de prélèvement nous n’avons pas pu remplir le premier bassin pour

pouvoir en envoyer dans les autres bassins. Cet état des choses est lié au fait que le

marché n’avait pas commencé par envoyer ses effluents, et quant bien qu’il ait

commencé après, la quantité n’était pas aussi importante pour vite remplir le

bassin.

Page 93: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 79

II.2. SUGGESTIONS

A l’endroit des autorités en charge de la santé publique et de

l’environnement

Penser à la création d’un laboratoire à la STEP,

Penser à la caractérisation des eaux de quelques vidangeurs de

fosses septiques de l’arrondissement pour qu’ils apportent leurs

effluents à traiter en attendant les financements pour raccorder les

ménages prévus,

Penser à la réalisation d’une STEP dans les communes les plus

peuplées du Benin,

Qu’un calendrier en terme de suivie vis-à-vis de la maintenance de

la STEP de Tokpa-Zoungo soit respecté,

Page 94: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 80

CONCLUSION

La mise en place d’une station d’épuration à lagunage naturel ou à

microphyte pour la protection de l’environnement et des milieux aquatique est

désormais reconnue dans la plupart des PED du fait de son faible coût de réalisation et

d’exploitation. Parmi les filières de traitement mises en place, pour le traitement des

eaux usées des petites collectivités, celui du lagunage est le mieux adopté dans les

PED à cause de son rendement. Mais pour le cas de Tokpa-Zoungo, nous avons eu à

calculer seulement l’abattement au niveau du bassin anaérobie ce qui s’avère être

promettant. Toutefois, les résultats issus des analyses nous permettent d’apprécier le

fonctionnement des bassins tampons et anaérobies. Aussi le rapport DCO/DBO5

calculé montre une bonne bio dégradabilité de l’effluent pour le traitement dans le

bassin facultatif et le bassin de maturation. Il faudra d’autres recherches d’étude sur

la mesure des paramètres de pollution surtout quand les trois bassins seront remplis

à savoir ; la DBO, la DCO, les MES, l’azote et la phosphore. Pour pouvoir

s’assurer que cette STEP respecte les normes de rejet prévues.

Page 95: Frederic Adrienne Rapport Fin

Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 81

ANNEXES

Jours du

pompage

Heures du

démarrage Heures d’arrêt

Nombres de

pompage

19/12/12 8h45 10

h05 1

er fois

20/12/12 07H40 08

H20 1

er fois

21/12/12 07H25 07

H35 1

er fois

22/12/12 08H27 08

H37 1

er fois

23/12/12 10H35 10

H45 1

er fois

24/12/12 11H35 11

H40 1

er fois

25/12/12 07H05 07

H15 1

er fois

26/12/12 10H10 10

H15 1

er fois

27/12/12 09

H35 09

H40

2nd

fois 18

H20 18

H30

28/12/12 07

H10 07

H20

2nd

fois 09

H36 09

H46

29/12/12

08H10 08

H20

2nd

fois 10H20 10

H30

18H10 18

H20

30/12/12 10

H10 10

H20

2nd

fois 12

h10 12

h20

31/12/12

08H20 08

H30

3éme

fois 13H10 13

H20

18H10 18

H20

01/01/13

10H30 10

H40

3éme

fois 14H45 14

H55

18H15 18

H25

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Fonctionnement et paramètres de performances d’une STEP à lagunage : cas de Tokpa-Zoungo

Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 82

Tableau montrant les jours de pompage.

02/01/13

10H40 10

H50

3éme

fois 15H30 15

H40

18H30 18

H40

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Rapport de fin de formation en Licence professionnelle rédigé par AÏNA A. F. Dirk 83

Type de crédit

Chef Equipement DSM

Crédit Eau

Crédit Latrine

Objet

Acquisition de matériels

et équipements :

-Tricycle motorisé

- Charrette à traction

humaine et asine

-Autres équipements

d’assainissement

Matériel de

branchement

individuel de la SONEB

Ouvrage d’assainissement :

-Latrine San plat

-Latrine de type Mozambique

Niveau de l’offre

de crédit ≤ 1 000 000 F CFA ≤ 200 000 F CFA ≥ 200 000 F CFA et ≤400 000 F CFA

Bénéficiaires

potentiels

Structure de pré collecte

de DSM

Propriétaires de maison

et/ou chefs ménage

Propriétaires de maison et/ou Chefs

ménage

Conditions d’accès

- Durée maximale : 48 mois ;

-Avoir exercé l’activité

depuis 03 ans

-Disposer d’un compte

mouvementé dans une IMF

Etre structurée (Lieu de

localisation ; organisation en

entités ; outils de gestion ;

Etc.) ;

-Avoir au moins 04

employés

-Durée maximale : 18

mois ;

-Disposer d’une fiche

de paie ou d’un titre de

revenu

-Etre abonné au système

de pré collecte des DSM

-Disposer d’une latrine

-Etre de bonne moralité

-Durée maximale : 24 mois ;

-Justifier d’une expérience préalable de

gestion de crédit

- Disposer d’un compte mouvementé

dans une IMF

-Etre en activité

-Etre de bonne moralité

Structure de mise

en place et de

recouvrement

DCAM Bethesda

-Mise en œuvre d’un sous

mécanisme de tontine-

épargne ; animé par un agent

recouvreur des structures de

pré collecte

IMF

Domiciliation de l’offre de crédit auprès d’une IMF et

paiement des frais de gestion (3% fixe sur le placement ; 5%

entre 80 à 90% de recouvrement et 7% de 90 à 95%)

ONG DE PRECOLLECTE

(Promotion d’un Système de

tontine/Epargne)

RECOUVREMENT

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Directeur

Assistant

SAGAP SRMF

SEPP SPSE

CREVAD

KANDI

CAFIP

DBM Parakou

URD PFD

Projets en 2013 PAGEP Lokossa

WASH SPA

PAGED 3

CETG BENEAU CISE Sarl

DSM Cotonou

DBM Cotonou

DSM-DBM Porto-Novo

UGR

PHABEP 2

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DIRECTEUR

SECRETAIRE PARTICULIER

DU DIRECTEUR

COMPTABLE

CHEF SERVICE COOPERATION ET

INSERTION PROFESSIONNELLE

REGISTRAIRE

RESPONSABLE DE LA SALLE

DE LECTURES, COURS ET DU

LABORATOIRES

DIRECTEUR ADJOINT

CHEF DEPARTEMENT

SECRETAIRES

GARDIENS ET

AGENTS

D’ENTRETIENTS

CHAUFFEURS

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Références Bibliographiques

AERM, 2007. Procédés d’épuration des petites collectivités du bassin Rhin-Meuse.

AINA P. Martin, 2011- 2012. Eléments de cours d’analyse chimique et de

traitement d’eau usée deuxième année Aménagement et Assainissement Urbain à

l’ESTBR.

AKOWANNOU, 2012. Phytoépuration des eaux usées domestiques : évaluation

des paramètres de performances par combinaison de trois macrophytes flottants.

Mémoire ingénieur à l’EPAC.

BACHAROU Taofic. 2011-2012. Cours d’hydraulique urbaine deuxième année

Aménagement et Assainissement Urbain à l’ESTBR.

BOURRIER, Régis, 2008. Les réseaux d’assainissement. Editions TEC et DOC

Lavoisier, Paris.

DJIHOUESSI, 2010. Caractérisation des eaux usées domestiques et

dimensionnement d’une STEP pilote par lagunage : cas de l’arrondissement

d’Abomey-Calavi, quartier Tokpa-Zoungo, mémoire d’ingénieur UAC/STE.

DEVILLER Geneviève, 2OO3. Traitement par lagunage à haut rendement algal

(LHRA) des effluents piscicoles marins recyclés : Evaluation Chimique et

écotoxicologique. Thèse de doctorat.

GAID Abdelkader, 1993. Traitement des eaux usées urbaines, mémoire ingénieur,

6, 8, 11P.

HATEM, 2008 les procédés biologiques d’épuration, Université Virtuelle de

Tunis. 11 ; 21 ; 25P.

HOMEKY B., 2009. Proposition d’options technologiques pour l’assainissement

en milieu lacustre : cas des communes de Sô-ava et des Aguégués. Mémoire

d’ingénieur. Ecole polytechnique d’Abomey-Calavi. Université d’Abomey-Calavi

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MONELLO Daniel, 2009. Etude des performances épuratoire d’un lagunage à

macrophytes. Mémoire on line.

OUEDRAOGO Urbain, 2004. Cours de gestion des eaux usées et excrétas. Ecole

des Techniciens Supérieurs de l'Hydraulique et de l'Equipement Rural, 79 P

REJEK 2002

RODIER Jean, 2009. L’Analyse de l’eau. Edition DUNOD Paris, 2009.

SEIDL M.et MOUCHEL J. M., 2003. Valorisation des eaux usées par lagunage

dans les pays en voie de développement. Centre d’Enseignement et de Recherche

Eau Ville Environnement, 7-10.

TOMA 1995

UNESCO, 2008. Traitement des eaux usées par lagunage : fiche technique. 1, 2, 6

P.

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