Traitement des eaux usées domestiques par lit fluidisé et ...

Traitement des eaux usées domestiques par lit fluidisé et

gestion des boues de vidange du site minier « Yaramoko » :

insuffisances et mesures correctives

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

MASTER

SPECIALITE : EAU ET ASSAINISSEMENT

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Présenté et soutenu publiquement le 09/07/2019 par

Fabrice Florentin Saraka KONDE (n° 20130444)

Jury d’évaluation du stage :

Président : Dr Héla KAROUI

Membres et correcteurs : Dr Boukary SAWADOGO

Pr Yacouba KONATE

Promotion [2017/2018]

Travaux dirigés par :

Encadrant 2iE : Pr Yacouba KONATE,

enseignant-chercheur/2iE

Maître de stage : Mr Philibert SAWADOGO,

Directeur du département environnement de

ROXGOLD SANU SA

Traitement des eaux usées domestiques par lit fluidisé et gestion des boues de vidange du site minier

« Yaramoko » : insuffisances et mesures correctives

KONDE Fabrice Florentin Saraka/ Promotion 2017-2018 Page i

REMERCIEMENTS

J’adresse mes sincères remerciements à ROXGOLD SANU SA qui m’a permis d’effectuer ce

stage.

J’exprime ma profonde reconnaissance à Professeur Yacouba KONATE, enseignant-chercheur

à l’Institut 2iE, pour avoir accepté d’encadrer ce travail malgré ses multiples occupations.

Je remercie aussi profondément mon maître de stage, Mr Philibert SAWADOGO, Directeur du

département environnement de ROXGOLD SANU SA, pour avoir accepté de me prendre

comme stagiaire au sein de son département pour cette étude.

Je remercie également Mr Richard ZOUNDI, Superviseur du département environnement de

ROXGOLD SANU SA, pour sa précieuse collaboration dans ce travail, par ses conseils et sa

disponibilité.

Mes remerciements vont également :

À l’ensemble du personnel et le corps professoral de l’Institut 2iE pour toutes les

compétences qu’ils ont eu à fournir à leurs étudiants.

Au personnel du laboratoire LEHSA pour leur collaboration dans l’analyse des boues

de vidange.

À tous mes camarades pour tous ces moments de solidarité et d’entraide partagés

ensemble.

À tous le personnel du département environnement de ROXGOLD SANU SA pour leur

disponibilité, conseils et soutien tout au long de mon stage.

À toute ma famille pour le soutien et les encouragements.



KONDE Fabrice Florentin Saraka/ Promotion 2017-2018 Page ii

RESUME

Les multiples émanations d’odeur issues de la station d’épuration des eaux usées domestiques

du site « Yaramoko » et le déversement des boues de vidange dans l’environnement sans

traitement, ont contraint les dirigeants de l’entreprise minière ROXGOLD SANU SA à initier

cette étude pour pallier aux différentes insuffisances dans la gestion de la station d’épuration et

celle des boues de vidange. L’objectif de cette étude vise à diagnostiquer la station d’épuration

du camp en vue des actions correctives et dimensionner un lit de séchage planté adapté pour le

traitement des boues de vidange. La collecte des données s’est faite par inspection directe des

ouvrages et entretiens auprès du personnel. La caractérisation des effluents et des boues de

vidange a quant à elle été réalisée au laboratoire. Les résultats du diagnostic de la station

d’épuration révèlent d’une part un grand écart entre les consignes d’exploitation de la station et

l’exploitation faite en temps réel et d’autre part, une usure de certains équipements

électromécaniques indispensables au bon fonctionnement du système. Ainsi, des actions

correctives ont été proposées afin de rétablir une exploitation et une maintenance optimale dont

notamment la réhabilitation du prétraitement, le renouvellement des équipements d’aération et

l’acquisition d’un oxymètre de mesure en continu. Aussi, pour remédier au déversement des

boues de vidange dans l’environnement sans traitement, les dirigeants ont imposé le choix de

la mise en place d’un lit de séchage planté. La production annuelle de boues à traiter a été

estimée à 1044 m3 dont la siccité obtenue est de 1,422 Kg de MES/m3. Ces deux valeurs

associées à la charge surfacique de dimensionnement de 50 Kg de MES/an/m2 ont donné une

surface totale du lit planté de 30m2 répartie en deux. Cette conception a tenu compte du

prétraitement des boues, des points d’alimentation, du massif filtrant, des drains et conduites

d’aération, du macrophyte à utiliser et de la procédure de plantation. Le coût de réalisation des

lits est estimé à 4 965 450 FCFA hors taxe, hors douane.

Mots Clés :

1 - Boues de vidange

2 - Cité minière

3 - Eaux usées domestiques

4 - Lit fluidisé

5 - Yaramoko



KONDE Fabrice Florentin Saraka/ Promotion 2017-2018 Page iii

ABSTRACT

The multiple odors emanating from the "Yaramoko" domestic sewage treatment plant and the

discharge of the sewage sludge in the environment without treatment forced the managers of

the mining company Roxgold SANU SA to undertake this study to overcome the various

shortcomings in the management of the wastewater treatment plant and sludge. The objective

of this study is intended to diagnose the treatment plant camp for corrective actions and

dimension bed drying planted suitable for the treatment of faecal sludge. Data collection was

done by inspection within the station and interviews with the staff. Effluent and faecal sludge’s

characterization has itself been carried out in the laboratory. The results of the diagnosis of the

treatment plant reveal the one hand, a large gap between the operating instructions of the station

and exploitation made in real time and the other hand, a wear some electromechanical

equipment essential to the proper functioning of the system. Thus, corrective actions have been

proposed to restore optimal operating and maintenance which including the rehabilitation of

pre-treatment, renewal blowers and the acquisition of a oximeter of continuous measurement.

Also, for remedy to spill faecal sludge in the environment without treatment, leaders have

imposed the choice of the establishment of a bed drying planted. Annual production of sludge

was estimated to 1044 m3 which dry obtained is 1,422 kg MES / m3. These two values

associated with the surface load design 50 kg MES / year / m2 give a total area of the bed planted

of 30m2 divided into two. This design has considered the pretreatment sludge, feeding points,

gravel pack, drains and ventilation pipes, of macrophyte to use and the procedure planting. The

cost of achievement of beds is estimated at 4 965 450 FCFA duty, out Customs.

Key words :

1 - Faecal sludge

2 - Mining city

3 - Domestic wastewater

4 - Moving bed

5 - Yaramoko



KONDE Fabrice Florentin Saraka/ Promotion 2017-2018 Page iv

LISTE DES ABREVIATIONS ET SIGLES

AUMS : African Underground Mining Services

BV : Boues de Vidange

CF : Coliformes Fécaux

Cv : Charge volumique

CT : Coliformes Totaux

DBO5 : Demande Biochimique en Oxygène en 5 jours

DCO : Demande Chimique en Oxygène

EU : Eaux Usées

EUD : Eaux Usées Domestiques

LNSP : Laboratoire National de Santé Publique

LSP : Lit de Séchage Planté

MBBR : Moving Bed Biofilm Reactor (réacteur biologique à lit fluidisé)

MES : Matières En Suspension

MMS : Matières Minérales en Suspension

MS : Matières Sèches

MVS : Matières Volatiles en Suspension

N_NH4+ : Azote ammoniacal

NTK : Azote Total Kjeldahl

OE : Œufs d’helminthes

PE : Polyéthylène

PEHD : Polyéthylène Haute Densité

pH : potentiel Hydrogène

PN-AEPA : Programme National d’Approvisionnement en Eau Potable et Assainissement

PN-AEUE : Programme National d’Assainissement des Eaux Usées et Excrétas

PT : Phosphore Total

SF: Streptocoques Fécaux

STEP : Station d’épuration

UV: Ultra-Violet

WAS : Waste Activated Sludge



KONDE Fabrice Florentin Saraka/ Promotion 2017-2018 Page 1

Table des matières

Remerciements ...................................................................................................................... i

RESUME ............................................................................................................................... ii

ABSTRACT ......................................................................................................................... iii

LISTE DES ABREVIATIONS ET SIGLES ..................................................................... iv

LISTE DES TABLEAUX .................................................................................................... 4

LISTE DES FIGURES ......................................................................................................... 5

INTRODUCTION .................................................................................................................... 6

PARTIE 1 : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE ................................................................. 8

I. Généralités sur les eaux usées domestiques et leur traitement par les procédés à

culture fixée ........................................................................................................................... 8

1. Les eaux usées domestiques ....................................................................................... 8

2. Caractéristiques des eaux usées domestiques ............................................................. 8

3. Les procédés à culture fixée ....................................................................................... 9

II. Traitement des eaux usées par le réacteur biologique à lit fluidisé ....................... 10

1. Généralités et principe de traitement ........................................................................ 10

2. Le garnissage plastique (media) ............................................................................... 11

3. La biomasse .............................................................................................................. 12

4. Les variantes de lits fluidisés ................................................................................... 12

5. Critères de dimensionnement ................................................................................... 13

6. Performances de traitement ...................................................................................... 14

7. Quelques facteurs de dysfonctionnement ................................................................. 15

III. Généralités sur les boues de vidange et leurs traitements .................................. 15

1. Définition des boues de vidange .............................................................................. 15

2. Principe de fonctionnement des fosses septiques ou fosses septiques toutes eaux .. 16

3. Quantification des boues de vidange ........................................................................ 16

4. Caractérisation qualitative des boues de vidange ..................................................... 17

5. Présentation de quelques filières de traitement des boues de vidange ..................... 19




IV. Le lit de séchage planté (LSP) ............................................................................... 24

1. Fonctionnement ........................................................................................................ 24

2. Traitement des BV ................................................................................................... 25

3. Le massif filtrant ...................................................................................................... 27

4. Les macrophytes ....................................................................................................... 29

5. Les microorganismes ................................................................................................ 31

6. Les conduites de drainage ........................................................................................ 31

7. Performances d’un LSP ............................................................................................ 31

8. Détermination de la surface d’un lit de séchage planté ............................................ 32

V. CADRE REGLEMENTAIRE ................................................................................... 33

PARTIE 2 : MATERIEL ET METHODES ........................................................................ 36

I. Le site de l’étude ......................................................................................................... 36

1. Localisation géographique ....................................................................................... 36

2. Caractéristiques, description et critères de conception de la station d’épuration ..... 37

II. Méthodologie d’étude de la station d’épuration ...................................................... 43

1. Revue documentaire ................................................................................................. 43

2. Inspection de la STEP et entretiens .......................................................................... 43

3. Exploitation de la base de données relative à l’analyse des eaux usées domestiques

43

III. Méthodologie de caractérisation des boues de vidange et d’enquête sur leur

gestion .................................................................................................................................. 44

1. Quantification des boues de vidange et recherche documentaire ............................ 44

2. Entretien ................................................................................................................... 45

3. Caractérisation des boues de vidange ....................................................................... 45

4. Traitement des données ............................................................................................ 46

PARTIE 3 : RESULTATS ET DISCUSSION ..................................................................... 48

I. Résultats du diagnostic de la station d’épuration et identification des

dysfonctionnements ............................................................................................................ 48

1. Caractéristiques des eaux usées domestiques et évaluation des performances

épuratoires de la STEP ..................................................................................................... 48




2. Identification des dysfonctionnements au sein des différentes étapes de traitement

de la station d’épuration ................................................................................................... 50

II. GESTION ET CARACTERISATION DES BOUES DE VIDANGE ................... 55

1. Résultats des entretiens et recherches documentaires .............................................. 55

2. Caractéristiques des boues de vidange du site ......................................................... 56

PARTIE 4 : RESOLUTION DES INSUFFISANCES IDENTIFIEES ............................. 59

I. RESOLUTION DES INSUFFISANCES DE LA STEP.......................................... 59

II. CONCEPTION DU LSP ............................................................................................ 60

1. Conception générale du LSP .................................................................................... 60

2. Dimensionnement de l’ouvrage ............................................................................... 62

9. Estimation du coût de réalisation du lit de séchage planté et de son exploitation ... 64

CONCLUSION ....................................................................................................................... 67

RECOMMANDATIONS ....................................................................................................... 68

références bibliographiques .................................................................................................. 69

ANNEXES ........................................................................................................................... 75




LISTE DES TABLEAUX

Tableau I : Caractéristiques des eaux usées obtenues sur quelques études aux Burkina Faso .. 9

Tableau II : Avantages et inconvénients des sens de circulation des fluides (Cardot, 2010) .. 13

Tableau III : Caractéristiques des boues de vidange au Burkina Faso ..................................... 18

Tableau IV : Quelques procédés de traitement des boues de vidange (OIEau, 2013b) ........... 20

Tableau V : Massifs filtrants des lits de séchage plantés pour le traitement des boues ........... 28

Tableau VI : Caractéristiques géométriques de chaque réservoir de la STEP Yaramoko ....... 38

Tableau VII : Caractéristiques du matériau de support Kaldnès K2 (Canler & Perret, 2009). 39

Tableau VIII : Données de Base du dimensionnement de la STEP ......................................... 42

Tableau IX : Qualités attendues des effluents traités ............................................................... 42

Tableau X : Méthodes d’analyse des paramètres physico-chimiques et microbiologiques ..... 46

Tableau XI : Caractéristiques des eaux usées domestiques du site « Yaramoko » (N=10). .... 48

Tableau XII : Caractéristiques de l’effluent de la STEP et rendements épuratoires (N=10) ... 50

Tableau XIII : Caractéristiques physico-chimiques des boues de vidanges ............................ 57

Tableau XIV : Caractéristiques bactériologiques et parasitologiques des BV ......................... 58

Tableau XV : Récapitulatif du dimensionnement du lit de séchage planté ............................. 62

Tableau XVI : Récapitulatif des dimensions de chaque lit ...................................................... 63

Tableau XVII : Récapitulatif des coûts de réalisation des lits ................................................. 64

Tableau XVIII : Budget du suivi du LSP ................................................................................. 66




LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Anneaux libres autour des tiges, conséquence majeure du rôle mécanique des roseaux

(Molle et al., 2013) ................................................................................................................... 29

Figure 2 : Schématisation de la disposition des fentes d’aération et de drainage (Molle et al.,

2013) ......................................................................................................................................... 31

Figure 3 : Plan de masse simplifié des installations de la mine (Roxgold, 2018) .................... 36

Figure 4 : Aperçu de la STEP de Yaramoko ............................................................................ 37

Figure 5 : Configuration du réacteur biologique á lit fluidisé de la STEP de Yaramoko ........ 38

Figure 6 : Arrivée des eaux usées domestiques dans le réservoir de surpression .................... 39

Figure 7 : Morphologie du garnissage type kaldnès K2 (Ødegaard et al., 1998) ..................... 40

Figure 8 : Arrivée de la liqueur mixte dans le clarificateur ..................................................... 40

Figure 9 : Intérieur du réservoir de chloration ......................................................................... 41

Figure 10 : Vue du système de contrôle ................................................................................... 42

Figure 11 : Méthodologie de collecte et de traitement des données de la station d’épuration . 43

Figure 12 : Méthodologie de collecte et de traitement des données (boues de vidange) ......... 44

Figure 13 : Aperçu de l’intérieur du bioréacteur ...................................................................... 52

Figure 14 : Aperçu de l’intérieur de la zone d’épandage ......................................................... 55

Figure 15 : Coupe schématique d'un lit de séchage planté avec construction en béton (Lienard,

1999) ......................................................................................................................................... 60




INTRODUCTION

Le Burkina Faso est régi par un certain nombre de textes qui règlementent le volet

assainissement au plan national. Parmi ces textes figurent le code de l’environnement qui stipule

que toute opération de lotissement doit intégrer la réalisation préalable d’ouvrages

d’assainissement appropriés. C’est dans ce même ordre d’idées que le code minier en son

chapitre 5 relatif à la préservation de l’environnement fait obligation aux titulaires des titres

miniers et les bénéficiaires d'autorisation à se soumettre aux dispositions législatives et

règlementaires de caractère général en vigueur, notamment celles relatives à la préservation et

la gestion durable de l'environnement. Ainsi, tout titulaire d'un permis d’exploitation est tenu

d’assurer l’intégralité de la gestion de ses déchets solides comme liquides dans le but de garantir

la préservation de l’environnement.

C’est ainsi que la mine « Yaramoko », site des opérations d’exploration et d’exploitation de

ROXGOLD SANU (une entreprise canadienne domiciliée à Toronto), a installé une station

d’épuration (STEP) à l’intérieur du camp lieu d’hébergement du personnel, pour traiter les eaux

usées domestiques en vue d’être en conformité avec les exigences relatives à la préservation de

l’environnement. Cependant, cette station fait face à des dysfonctionnements tels que des

émanations d’odeurs qui perturbent le cadre de vie des résidents du camp. En outre, le site

dispose de fosses septiques isolées sans réseaux d’égouts. Les boues issues de ces fosses sont

vidangées et déversées sans traitement dans un espace aménagé nommé « zone d’épandage »

située à une centaine de mètres du camp. Toutes ses insuffisances identifiées constituent des

non-conformités en matière de gestion environnementale au vu de la politique de la compagnie

et aux engagements pris envers l’Etat du Burkina Faso en matière d’environnement. C’est dans

cette optique, que cette étude a été initiée avec pour objectif général de diagnostiquer la station

d’épuration du camp en vue des actions correctives pour un fonctionnement approprié et

dimensionner un lit de séchage planté (LSP) adapté pour le traitement des boues de vidange

(BV). Pour l’atteindre, les objectifs spécifiques suivants ont été fixés :

Objectif 1 : Faire l’état des lieux de la gestion des eaux usées de la STEP.

Objectif 2 : Proposer des mesures correctives à mettre en œuvre pour pallier aux

dysfonctionnements identifiés en vue de rétablir des performances épuratoires élevées.

Objectif 3 : Dimensionner un Lit de séchage planté pour le traitement des boues de

vidange issues des fosses septiques du site.




Outre l’introduction et la conclusion, le présent rapport s’articule autour de quatre parties.

La première partie présente une synthèse bibliographique faite sur les eaux usées et les boues

de vidange ainsi que le cadre règlementaire qui régit le domaine de l’assainissement au plan

national ;

La deuxième partie traite de la méthodologie générale de l’étude ;

La troisième partie présente les résultats et discussion relatifs au diagnostic de la STEP, à la

gestion et aux caractéristiques des BV ;

Enfin, la quatrième partie porte sur la résolution des insuffisances identifiées au niveau de la

STEP et la conception du LSP.




PARTIE 1 : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE

I. GENERALITES SUR LES EAUX USEES DOMESTIQUES ET LEUR TRAITEMENT

PAR LES PROCEDES A CULTURE FIXEE

1. Les eaux usées domestiques

Les eaux usées domestiques (EUD) proviennent des différents usages privés et ménagers de

l’eau. Elles sont essentiellement polluées par des éléments organiques, chargées de graisses, de

solvants, de détergents et de germes fécaux (Falcon, 2010). Il s’agit d’un mélange d’eaux grises

(ou eaux ménagères) et d’eaux vannes. Les eaux grises provenant des eaux de buanderie, de

cuisine, de la salle de bain tandis que les eaux vannes (ou eaux noires) correspondent aux eaux

de toilettes (mélange de fèces, d’urine et d’eau) et sont par conséquent très chargées en matières

organiques, en composés azotés, phosphatés et microorganismes (Mara, 2003).

2. Caractéristiques des eaux usées domestiques

La caractérisation des eaux usées est très importante au sens où elle permet de faire un choix

rigoureux d’une filière de traitement adaptée à l’épuration de ces eaux. On considère que les

caractéristiques des eaux brutes varient suivant les habitudes alimentaires, le niveau de vie, le

mode d’habitat (urbain ou rural), la densité de population et le climat (RODIER, 2009). Aussi,

l’analyse de plusieurs paramètres physico-chimiques et microbiologiques permet d’avoir une

idée globale du type d’effluent et du degré de pollution. Selon Mara (2003), la charge organique

est souvent évaluée par la concentration en DBO5 ou en DCO dans les eaux usées. Ainsi, des

eaux usées domestiques ayant une concentration en DBO5 inférieure à 200 mg/l sont à faible

charge, des valeurs comprises entre 200 et 350 mg/l sont à moyenne charge et celles supérieures

à 350 mg/l sont à forte charge. De même, le ratio des deux paramètres énoncés précédemment

(DCO/DBO5) permet de déterminer la biodégradabilité des effluents. Un ratio inférieur à 2

indiquant un effluent facilement biodégradable, celui compris entre 2 et 3 indiquant un effluent

biodégradable avec des souches sélectionnées et un ratio supérieur à 3 indiquant un effluent

difficilement biodégradable (Memotec n°19, 2006). Le tableau I présente les caractéristiques

des eaux usées obtenues sur quelques études aux Burkina Faso.




Tableau I : Caractéristiques des eaux usées obtenues sur quelques études aux Burkina

Faso

PARAMETRES Unités Kiemdé

(2006)

Djiguemdé (2013) Sangaré (2018)

Température °C 34,03 32,92 30,44

pH - 9,51 8,76 8,33

Conductivité µS/cm 1930,6 2664,34 4220

Oxygène dissous mg/l 1,55 1,56 0,68

MES mg/l 209,33 338,33

DCO mg/l 2111,67 1585,08

DBO5 mg/l 1135 750

Phosphore total mg P/l 90,61

Ortho-Phosphates mg P-PO43-/l 10,4

Azote

Ammoniacal

mg/l 15,33 39,88

Nitrates mg N-NO3/l 1,17 433,42

Escherichia Coli UFC/100ml 5,41E+05 4,38E+07 6,43E+06

Coliformes

Thermotolérant

UFC/100ml 4,45E+08 1,62E+07

Entérocoques

fécaux

UFC/100ml 2,53E+08

3. Les procédés à culture fixée

Ils sont classés dans le groupe des systèmes intensifs regroupant les stations d’épuration ayant

une emprise au sol beaucoup plus réduite que ceux extensifs qui à l’opposé ont besoin d’une

très grande superficie pour leur implantation. Les procédés à culture fixée utilisent un matériau

support fixe ou des éléments rotatifs sur lesquels se développent des cultures bactériennes. Les

principaux systèmes de culture fixée sont, entre autres :

Les lits bactériens ;

Les biofiltres

Les disques biologiques.

3.1. Les lits bactériens

Ce sont des réacteurs à cultures fixées, non immergées, utilisant un matériau de contact

traditionnel (pouzzolane, cailloux) ou plastique sur lequel l’eau usée est distribuée

uniformément et en continu. Ce matériau sert de support aux microorganismes épurateurs qui

forment le film biologique. L’aération dans le lit bactérien est réalisée par tirage naturel ou par

ventilation et provoque le développement de cette flore microbienne aérobie. Lorsque le biofilm




devient trop important, il se détache naturellement et doit alors être séparé de l’effluent par

décantation. Le principal avantage du système est son entretien facile mais néanmoins ce

procédé est désuet. Il n’a pas connu d’amélioration et ses performances sont moyennes. Il

nécessite la construction d’ouvrages de génie civil conséquents et donc onéreux.

3.2. Les biofiltres

Ce sont des réacteurs biologiques dans lesquels, l’effluent passe dans un ouvrage contenant un

matériau filtrant immergé servant de support au développement d’un film biologique (Canler,

2005). Ce procédé permet l’assimilation de la pollution et la filtration des boues produites. Les

besoins en oxygène sont assurés par insufflation d’air. Ils ont l’avantage d’avoir une emprise

au sol, l’une des plus compacte et de fournir de bonnes performances épuratoires en particulier

l’élimination des MES. Mais, ils ont pour inconvénient d’être sensible aux colmatages d’où la

nécessité de prétraitements et traitements primaires efficaces (Von Sperling & Chernicharo,

2005).

3.3. Les disques biologiques

Cette technique fait partie des filières à culture fixée sur supports grossiers. Ils sont constitués

de « disques » sur lesquels est implantée la culture biologique. Le système est analogue à celui

du lit bactérien. Ici, le lit est remplacé par les disques. Ceux-ci se présentant sous forme

d’équipements électromécaniques et par conséquent il est nécessaire de construire un local

technique pour les abriter (Falcon, 2010). Ils présentent l’avantage d’un bon fonctionnement

dans les régions à climats froids mais demandent de l’entretien par un personnel compétent

(FNDAE n°17).

II. TRAITEMENT DES EAUX USEES PAR LE REACTEUR BIOLOGIQUE A LIT

FLUIDISE

1. Généralités et principe de traitement

Le réacteur à biofilm à lit fluidisé ou réacteur biologique à lit fluidisé (Moving Bed Biofilm

Reactor, MBBR) a été mis au point dans les années 80 par des équipes norvégiennes

(l’université norvégienne des sciences et technologies en collaboration avec la compagnie

norvégienne Kaldnes Miljǿteknologi (maintenant AnoxKaldnes)). Il s’inspire des avantages des

cultures libres mais aussi de l’utilisation de supports synthétiques de faible densité qui




nécessitent moins d’énergie pour leur brassage. Le MBBR a été développé pour le traitement

des eaux usées domestiques et industrielles à condition qu’elles soient biodégradables

(Ødegaard et al., 1994) et fait partie intégrante des procédés d’épuration par biofiltration. Aussi,

l’implantation d’une biofiltration nécessite un prétraitement et un traitement primaire

performant (tamissage, décantation physique-chimique) car les concentrations admissibles de

MES et DCO à l’entrée des biofiltres sont limitées. Selon Cardot (2010), les maximas

admissibles sont de 200 mg/l pour les MES et 400 mg/l en ce qui concerne la DCO. Cependant,

la mise en place d’un traitement primaire n’est pas obligatoire. Le procédé de traitement MBBR

est conçu pour l’épuration des polluants carbonés, azotés (nitrification et/ou dénitrification en

pré ou post dénitrification en fonction des niveaux de rejets demandés) et fonctionne selon le

principe d’un traitement biologique sur culture fixée immergée et en mouvement dans l’eau à

traiter avec évacuation de la biomasse au fil de l’eau. Cette biomasse fixée qui se développe sur

le garnissage est mise en contact avec le substrat et avec l’air insufflé. Ce dernier assure le

transfert d’oxygène, l’agitation du garnissage et de la phase liquide ainsi que la régénération du

biofilm par détachement de la biomasse. Le procédé a une empreinte au sol, l’une des plus

compacte possible, ne nécessite pas de recirculation des boues et par conséquent ne demande

pas de contrôles particuliers du rapport F/M et de l’âge des boues (John, 2009). La technique

du MBBR impose néanmoins des retrolavages à intervalles réguliers à contre-courant pour

éviter le colmatage.

2. Le garnissage plastique (media)

Il est généralement en polyéthylène (PE) ou polyéthylène haute densité (PEHD) (densité 0,92-

0,96 g/cm3) et en forme de petits cylindres avec une croix à l’intérieur du cylindre et des ailettes

longitudinales à l’extérieur. Le taux de remplissage et la surface spécifique des médias sont

entre autre les deux principaux paramètres de conception. Le taux de remplissage varie de 30 à

70% du volume total du réacteur (Ahmet et al., 2007). Ødegaard, (2000) recommande que le

remplissage en media soit inférieur à 70% pour que les medias soient libres. Il a pour rôle de

permettre la croissance de microorganismes attachés sur une surface en formant le biofilm.

Plusieurs medias existent et le choix de medias dépend de la densité optimale des

microorganismes à fixés et les résultats de qualité souhaités. Ils sont caractérisés par des

surfaces spécifiques exprimées en m2 de surface utile/m3 de matériau en vrac ou ordonné. La

surface utile correspond à la surface interne du media car la microscopie des milieux de biofilm




de plusieurs stations pilotes à lit mobile et à échelle réelle n’a montré aucun signe de croissance

du biofilm à l’extérieur des medias, la raison étant l’érosion causée par les fréquentes collisions

entre les pièces (Rusten et al., 1992). Une bonne fluidisation est nécessaire au traitement et est

fonction de différents facteurs comme le type de biomedia retenu, le taux de remplissage de

biomedia des bassins, la configuration des ouvrages, le débit d’air injecté et leur répartition au

niveau du radier.

3. La biomasse

Le MBBR est une compilation de deux technologies à savoir la boue activée et le lit bactérien.

La biomasse existe donc sous deux formes : les flocs en suspension et le biofilm attaché sur le

média (Borkar et al., 2013). Cette biomasse est formée par une matrice solide et une matrice

liquide. La matrice solide est formée par les bactéries hétérotrophes, nitrifiantes, DCO

biodégradable et DCO inerte. La matrice liquide comprend de l’eau et des composants solubles

tels que l’ammoniac, l’oxygène ou le nitrate. Le biofilm se développent principalement à

l’intérieur du média (Bjornberg et al., 2009).

4. Les variantes de lits fluidisés

Selon Cardot (2010), il existe deux grandes variantes selon le sens de circulation de la phase

gazeuse et de la phase liquide. Si l’air procédé ou de process progresse dans le même sens que

l’eau à traiter, on a affaire à une circulation à co-courant ou ascendante en référence à l’eau.

Dans le cas d’une circulation à contre-courant ou descendante, les fluides se croisent à

l’intérieur de l’ouvrage. Les avantages et les inconvénients des variantes sont donnés dans le

tableau ci-dessous.




Tableau II : Avantages et inconvénients des sens de circulation des fluides (Cardot,

2010)

Flux co-courant ou ascendant Flux à contre-courant et descendant

Crépines au contact de l’eau sale Crépines au contact de l’eau épurée

Matériau ne se tasse pas

-rétention homogène des MES

-forte capacité de stockage des MES

-lavage nécessite peu d’énergie

Matériau se tasse

-capacité de rétention limitée

-forte énergie en début de lavage

Rendement oxygénation élevé Bonne dissolution de l’oxygène

Meilleur aspect esthétique car l’eau traitée

en surface à la vue de tous

Aspect esthétique laissant à désirer car l’eau

brute en surface à la vue de tous

Bonne répartition des fluides sans passages

préférentiels

Colmatage en haut du filtre et dans le sens

du filtre lors du lavage, les MES sont

éliminées en premier

Contrôle du colmatage par simple

vérification de la hauteur d’eau sur le filtre

5. Critères de dimensionnement

5.1. Notions de charge

La charge hydraulique et la charge organique sont deux des paramètres clés dans le

dimensionnement des biofiltres (Cardot, 2010). La charge hydraulique correspond au débit

admissible par m2 de filtre et par heure et est définie par le rapport Q/S. La fourchette la plus

large possible, donnée par les constructeurs, se situe entre 4 et 10 m/h, cette dernière valeur

étant réservée aux effluents très dilués. En pratique, on conseille des valeurs comprises entre 2

et 4 m/h. La charge organique est quant à elle le flux de pollution exprimé en DCO ou MES

admis par m3 de matériau filtrant et par jour. Dans le cas des biofiltres, on préfère utiliser la

notion de charge volumique moyenne en kg.m-3.j-1. Cette charge est en général 5 à 6 fois celle

d’un bassin de boues activées et les chiffres moyens sont de 3 à 8 kg de DCO.m-3.j-1 et de 1,7

kg de MES.m-3.j-1.

5.2. Production de boues

Dans le procédé à lit fluidisé, la production de boues biologiques se quantifie en kg.j-1 par




l’expression :

P = 0,8 kg MES.j-1 + 0,2 kg DCOs.j-1 + 0,2 kg d’NN.j-1 (Cardot, 2010)

NN représente la quantité d’azote à nitrifier. Cette quantité peut éventuellement être négligée si

la fonction principale du biofiltre est d’éliminer la pollution carbonée.

5.3. Aération

L’air indispensable aux processus biochimiques de dégradation de la pollution par les bactéries

épuratrices est dénommé air procédé ou air process (David, 2013). Sa répartition doit être

uniforme à la base du massif filtrant. Elle est assurée soit par des diffuseurs à membranes

moyennes bulles, soit par des manchettes. Ce réseau d’aération est réglable en hauteur dans la

masse filtrante. Les besoins en air s’établissent en Nm3 par jour ou par heure. Ils sont fonction

de la pollution à traiter qui dépend de l’emplacement secondaire ou tertiaire du biofiltre. Les

besoins journaliers en Nm3 par jour sont donnés par l’équation expérimentale :

Besoins en Nm3.j-1 = 1,5

ℎ−0,3 (37,5 DCOs + 10 DCOp) (Cardot, 2010)

Avec DCOs : DCOsoluble éliminée en kg.j-1

h : hauteur du matériau en m

DCOp : DCOparticulaire

Le débit d’air maximal est de 40 m3.m-2.h-1, limite de perforation du filtre et un minimum de 7

m3.m-2.h-1 pour assurer une équirépartition dans la masse filtrante.

6. Performances de traitement

Le réacteur biologique à lit fluidisé, en dehors de son utilisation pour le traitement des eaux

usées domestiques, est un procédé robuste qui a été utilisé pour traiter les eaux usées dans des

conditions défavorables telles que des contraintes de température et des effluents industriels

divers notamment des industries chimiques, pharmaceutiques, alimentaires, de papeterie, de

produits laitiers, phénoliques. Il peut être utilisé à haute charge organique et est moins sensible

aux surcharges hydrauliques (Borkar et al., 2013). Les norvégiens l’ont mis en œuvre pour

traiter leurs eaux usées pour les climats nordiques. Sa conception et ses caractéristiques de

fonctionnement permettent d’atteindre une performance supérieure à 95% d’élimination de la

matière organique (Canler et al., 2013). Javid & A.H (2013) ont obtenu pour de faible temps de

rétention hydraulique (<4heures) et une charge organique comprise entre 0.73 et 3.48

kgDBO5/m3/jour un rendement moyen proche de 88% d’élimination en DBO5 avec un réacteur

pilote MBBR utilisant un media de 500 m2/m3 de surface spécifique et un taux de remplissage




de 60%. Ahmet et al. (2007) ont mené une étude sur la performance du réacteur biologique à

lit fluidisé à des taux de charge organique relativement plus élevés. Ils ont montré que ce

procédé peut fonctionner avec des eaux usées concentrées à 2000 mg DCO/l fournissant une

efficacité d’élimination de 91% avec un temps de rétention hydraulique de 8 heures. Lohi et al.

(2008), ont quant à eux montré que les lits fluidisés pouvaient permettre un abattement

atteignant jusqu'à 99,9% pour les MES. En outre, Von Sperling et chernicharo (2005) ont

rapporté différentes plages de rendements épuratoires pour l’élimination de la DBO5, de la DCO

et des MES respectivement de 60 à 75 %, 55 à 65% et 60 à 75%.

7. Quelques facteurs de dysfonctionnement

Comme vue précédemment le MBBR est un système robuste permettant de traiter des eaux

usées fortement chargées tout en obtenant de bonnes performances épuratoires. Cependant,

plusieurs études ont montré qu’une forte charge organique à l’entrée de ces réacteurs influence

négativement la décantation des boues à l’aval du traitement biologique (Ahmet et al., 2008;

Ødegaard et., 1998). Aussi, d’après Ødegaard et al. (1998) les performances de ces bioréacteurs

tendent à décroitre en fonction de l’augmentation de la charge organique notamment sur

l’élimination de la demande chimique en oxygène (DCO). En effet dans leurs études sur une

station pilote MBBR, avec des concentrations en DCO dans les eaux usées de 6, 12, 24, 48 et

96 mg/l, l’efficacité de l’élimination de la charge organique a diminué constamment passant

progressivement de 95,1% à 45,2%. Les eaux usées fortement chargées ne sont pas le seul

facteur influençant les performances de ses réacteurs, la surcharge hydraulique en est un autre

facteur qui influence inéluctablement l’efficacité des bioréacteurs à lit fluidisé en réduisant

significativement le temps de séjour des eaux usées en cours de traitement dans un système où

les temps de séjour sont déjà très faibles, de l’ordre de quelques heures (Sanevix Engenharia

Ltda, 1999). En outre, Canler (2005) y va également de sa contribution en indiquant qu’une

baisse anormale des rendements d’épuration dans ces réacteurs pourrait trouver son origine au

niveau de la fourniture d’oxygène, un défaut d’oxygénation étant un des facteurs les plus

limitatifs de ce processus de traitement biologique aérobie.

III. GENERALITES SUR LES BOUES DE VIDANGE ET LEURS TRAITEMENTS

1. Définition des boues de vidange

Selon Canler (2010), les Boues de vidange désignent les produits issus du curage des fosses

septiques ou des fosses toutes eaux relevant de l’assainissement non collectif. Elles sont




composées de matières décantables et flottées stockées dans l’ouvrage. Celles-ci constituent les

boues extraites au cours de l’opération de vidange de ces ouvrages.

2. Principe de fonctionnement des fosses septiques ou fosses septiques

toutes eaux

Les fosses sont dimensionnées pour recevoir, suivant les cas, soit uniquement les eaux vannes

(c’est la fosse septique), soit le mélange eaux vannes et eaux ménagères (c’est la fosse septique

toutes eaux).

Ainsi, dans la fosse les matières organiques décantables sont transformées biologiquement par

des processus anaérobies (liquéfaction, acidogénèse, méthanogénèse) ; la liquéfaction étant une

hydrolyse des protéines et hydrates de carbone complexes non solubles en composés organiques

plus simples tels que monosaccharides et acides aminés ; l’acidogénèse transformant les

produits obtenus en acides gras volatils puis acétates et enfin la méthanogénèse au cours de

laquelle la minéralisation s’accompagne de dégagements de méthane et de gaz carbonique par

dégradation bactérienne des acétates et acides gras volatils. Au cours de ces étapes, de

nombreux composés réduits sont dissous dans la phase liquide et des produits volatils

malodorants s’échappent (ammoniac, hydrogène sulfuré, méthane). Ainsi, en remontant à la

surface, ces gaz de digestion entrainent avec eux des graisses et des boues allégées qui vont

former un chapeau flottant. Néanmoins, malgré les processus biologiques anaérobies qui

permettent une réduction du volume de sédiments stockés au cours du temps, la fraction

décantable se dépose en fond de la fosse entrainant l’accumulation de matières. Les matières

extraites d’une fosse sont donc constituées de l’accumulation de ces déchets grossiers

décantables, des flottants et de la partie liquide surnageante (Canler, 2010).

3. Quantification des boues de vidange

La détermination du volume de boues produit est essentielle au bon dimensionnement des

infrastructures de traitement requises, tant pour la collecte et le transport des boues que pour les

sites de dépotage, les stations de traitement et leur réutilisation ou mise en dépôt. Plusieurs

méthodes sont proposées dans la littérature afin d’estimer le volume en boues d’une zone. Ainsi,

d’après Strauss et al. (2004), peuvent être citées les méthodes suivantes :

La méthode basée sur la production spécifique qui se réfère à la quantité de boues

produites par habitant et par jour.




La méthode basée sur la demande en vidange mécanique permettant d’estimer la

production de boues vidangées mécaniquement.

La méthode basée sur les caractéristiques des ouvrages d’assainissement permettant

d’estimer la production de boues vidangées mécaniquement et manuellement.

La méthode s’appuyant sur le compte de l’exploitation de l’opérateur de vidange

mécanique à savoir le nombre de rotations réalisées durant l’année.

4. Caractérisation qualitative des boues de vidange

La qualité des BV dépend de la pratique de la vidange, des conditions d’utilisation de la fosse,

telles que le nombre d’habitants, l’utilisation du logement, la fréquence de vidange mais

également du type de fosse. L’ensemble de ces considérations explique l’extrême variabilité de

la qualité des BV (Molle et al., 2013). Selon Strande et al. (2014), la caractérisation des boues

de vidange s’est focalisée jusqu’à présent sur les paramètres pour la protection de

l’environnement et l’utilisation agricole, notamment DBO/DCO, MS, MVS, nutriments et

indicateurs de germes pathogènes. Néanmoins, l’évolution actuelle du domaine vers la

réutilisation des produits issus du traitement a orienté vers la prise en considération d’autres

paramètres, en particulier le fractionnement de la DCO, la teneur en lipides (pour le biodiesel),

les propriétés structurales et le pouvoir calorifique, les nouveaux domaines de réutilisation

comprenant en effet la valorisation énergétique, que ce soit via la production de biogaz par des

dispositifs de digestion anaérobie ou via l’utilisation directe de boues séchées dans des

chaudières et des fours industriels, la production de protéines par les mouches soldats noires,

ainsi que l’incorporation des boues traitées dans des matériaux de construction. Concernant la

biodégradabilité des BV, il est à noter que le rapport DCO/DBO5 est élevé, démontrant que ces

boues sont difficilement biodégradables, ce qui s’explique par le temps de séjour important du

produit en milieu anaérobie et par une fraction particulaire élevée, nécessitant des mécanismes

d’hydrolyse avant leur traitement biologique. Malgré ce rapport élevé, plusieurs études ont

montré la faisabilité du traitement des matières de vidange sur LSP (Molle et al., 2013). Le

tableau III présente les caractéristiques des BV obtenues sur plusieurs études au Burkina Faso.

Traitement des eaux usées domestiques par lit fluidisé et gestion des boues de vidange du site minier « Yaramoko » : insuffisances et mesures correctives


Tableau III : Caractéristiques des boues de vidange au Burkina Faso

Paramètres (Kouawa, 2016)

(Ouagadougou)

(Barro, 2012)

Kossodo

(Ouagadougou)

(Mahamane,

2011)

(Ouagadougou)

(Kone et al., 2016)

zagtouli (Ouagadougou)

(DJEKPE, 2016)

zagtouli (Ouagadougou)

T (°C) 32,8 31,82 29,89

pH 8,6 8,28 7,58 7,6

CE (µS/cm) 6700 205 3392

MES (mg/l) 2676 5492 11084 1125 18442,53

MVS (mg/l) 4996 7840 8319,6

MS (mg/l) 6233 8608 12919 14937,06

DCO (mg/l) 3157 6930 11973 1950 13394,8

DBO5 (mg/l) 1981 785 2367,53

N_NH4+ (mg/l) 197 1230 557

NTK (mg/l) 376

P_PO43- (mg/l) 54 166 39,5

PT (mg/l) 190

CF (UFC/100ml) 1,15.10^5 3,01.10^5 3,2.10^5

SF (UFC/100ml) 1,2.10^6 2,2.10^6 3,08.10^5

OE (œufs/L) 372 77




5. Présentation de quelques filières de traitement des boues de vidange

Chaque technologie de traitement possède un domaine d’application qui lui est propre. Les

matières traitées peuvent être des boues digérées, prétraitées ou bien fraîches. Aussi, une série

de procédés de traitement est souvent nécessaire pour convertir ces boues en un produit final

qui peut être utilisé sans danger (Kouawa, 2016). Le choix de la filière de traitement doit

prendre en compte son coût, qui reste un élément contextuel, et de nombreux facteurs locaux

influençant la conception et la construction. La notion de coût doit aussi intégrer les coûts de

fonctionnement, ce qui est encore aujourd’hui un exercice difficile compte tenu du manque de

retour d’expérience à grande échelle. Aussi, le choix de la filière adaptée doit aussi être réalisé

en prenant en compte le contexte local, en particulier la réglementation et l’utilisation finale

prévue (Strande et al., 2014).

Le tableau IV énumère certains procédés de traitement des BV en fonction du principe de

fonctionnement, des avantages et inconvénients.



Tableau IV : Quelques procédés de traitement des boues de vidange (OIEau, 2013b)

Procédés de

traitement

Principe de fonctionnement Avantages Inconvénients

Bassins de

stabilisation

Le procédé consiste en une

série de bassins dont la

profondeur est variable en

fonction des conditions

physico-chimiques souhaitées.

Le 1er bassin correspond à un

prétraitement, c’est un bassin

de sédimentation. Les autres

bassins dit bassins de

stabilisation peuvent être

strictement anaérobie ou

aérobie/anaérobie.

*Simple à entretenir ;

*Frais d’exploitation réduits, aucune

énergie électrique requise, peu de

machines-pompes ;

*Haute réduction des germes pathogènes si

l’exploitation et la maintenance sont

conformes.

*Conception et construction complexe : elle

implique des matériaux choisis et mis en œuvre

avec soin, en particulier pour étanchéifier les

bassins ;

*La gestion/l’exploitation ne doivent pas être

négligées, sans quoi le traitement deviendra,

rapidement inefficace et les bassins seront

rapidement dégradés, en particulier l’entrée d’une

part trop importante d’effluents frais peut perturber

le fonctionnement ;

*Les critères de conception pour un bassin adapté

aux boues de vidange ne sont pas très documentés :

on a donc tendance à confondre cette technique

avec le lagunage « traditionnel » des eaux usées ;

*Cout d’investissement important ;

*Large emprise foncière ;

*Production d’algues.



Compostage Procédé de traitement

biologique aérobie des matières

fermentescibles dans des

conditions contrôlées

produisant du dioxyde de

carbone, de la chaleur et du

compost. C’est un mélange de

déchets verts, bois et boues

sous une humidité, pH,

température et temps de séjour

bien réglés.

*Facile à installer et à maintenir avec une

formation appropriée ;

*Peut être construit et réparé avec des

matériaux locaux ;

*Fournit une ressource de valeur qui peut,

en plus de faciliter un équilibre financier du

traitement, améliorer la production agricole

locale et la sécurité alimentaire ;

*Possibilité d’abattement élevé des germes

pathogènes, y compris les œufs

d’helminthe ;

*Faible cout d’investissement et

d’exploitation ;

*Aucune énergie électrique n’est exigée.

*Long temps de stockage ;

*Un espace important doit être disponible : au-delà

de l’espace pour les andains, on ne doit pas

négliger l’espace pour le nettoyage et le stockage

des récipients et véhicules transportant les MV ;

*Emanations d’odeur ;

*Demande faible du public pour du compost

d’origine humaine.

Lit de séchage

non planté

C’est un lit simple perméable

qui, une fois chargé avec la

boue, draine la partie liquide et

permet à la boue de sécher par

évaporation. Le fond du lit est

garni de conduites perforées qui


matériaux locaux ;

*Aucune énergie électrique n’est exigée ;

*Couts d’investissement modérés, faibles

couts d’exploitation ;

*D’importants volumes de matière de

*Le séchage est peu efficace durant la saison des

pluies ;

*Exige un grand espace ;

*Les odeurs et les mouches sont normalement

perceptibles ;

*Requiert la participation d’un spécialiste pour la



drainent le lixiviat. Au-dessus

des drains, il y a une couche de

sable et de gravier qui reçoivent

les boues et permettent au

liquide de s’infiltrer dans le

drain.

vidange peuvent être traités ;

*Les matières peuvent suivre un traitement

secondaire si on choisit une valorisation des

matières en agriculture ou ne pas en suivre

(enfouissement) ;

*C’est une option peu couteuse qui peut

être installée dans la plupart des climats

chauds et tempérés.

conception et l’exploitation ;

*Main d’œuvre requise pour l’enlèvement des

boues séchées ;

*Le lixiviat exige un traitement secondaire ;

*Les boues obtenues en sortie de ce traitement

doivent subir un autre traitement.

Lit de séchage

planté

La boue est appliquée à la

surface et le filtrat coule vers le

bas pour être collecté par les

drains. Les lits sont remplis de

sable et de gravier qui

soutiennent la végétation. Les

racines des plantes créent des

voies à travers les boues

épaissies pour permettre à l’eau

de s’échapper plus facilement.


matériaux locaux ;


*Aspect plus agréable que la plupart des

techniques de traitement des boues ;

*Couts d’investissement modérés, faibles

couts d’exploitation ;

*D’importants volumes de matières de

vidange peuvent être traités ;

*Les restes végétaux produits lors du

fauchage peuvent être valorisés (compost)

ou vendus ;

*Exige un grand espace ;

*Risques de développement des mouches et

moustiques ;

*Requiert la participation d’un spécialiste dans la

conception et l’exploitation ;


boues séchées ;

*Une maintenance supplémentaire est nécessaire

(fauchage des végétaux et mise en œuvre de

nouvelles plantules) ;

*Le lixiviat exige un traitement secondaire ;

*Les boues obtenues en sortie de ce traitement



*Les boues obtenues sont de meilleure

qualité que dans le cas d’un lit de séchage

solaire.

doivent subir un autre traitement, par exemple le

compostage pour une valorisation agricole.

Méthanisation-

biodigesteur

Procédé de digestion anaérobie

ou de fermentation de matières

fermentescibles, produisant du

biogaz et un digestat. La

chambre de méthanisation

facilite la séparation des

liquides-solides et favorise le

développement de

microorganismes dont l’activité

va minéraliser la matière

organique contenue dans les

boues, produisant ainsi

plusieurs gaz dus à leur

métabolisme (du méthane

principalement).

*La production de gaz permet de

rentabiliser plus rapidement l’installation ;


*Longue durée de vie ;

*Faibles couts d’exploitation ;

*La construction sous terre minimise

l’utilisation de terrain ;

*Peut être construit et réparé avec les

matériaux locaux.

*Ne s’applique pas à des matières de vidange déjà

stabilisées, une importante part de matières

organiques biodégradables est nécessaire ;

*Risques liés à l’utilisation d’un gaz inflammable ;

*Exige une conception d’expert et des

compétences en construction ;

*Les boues digérées et l’effluent nécessite encore

un traitement ;


boues digérées ;

*Une utilisation correcte de l’ouvrage est

indispensable.




IV. LE LIT DE SECHAGE PLANTE (LSP)

Les filtres plantés de macrophytes parfois appelés « lits de séchage planté » interviennent dans

plusieurs dispositifs de traitement des effluents et contribuent à éliminer les matières organiques

et impuretés présentes dans les EU ou les BV. Si l’effluent concerne les EU, il s’agira de filtres

plantés mais si l’effluent concerne les BV, il s’agira de LSP. Ainsi dans les LSP, les BV sont

distribuées à la surface du lit et percolent à travers le milieu et les racines des plantes jusqu’au

réseau de drainage situé dans la couche drainante au fond du lit. Le traitement des boues se fait

au moyen d’une combinaison de processus physiques, chimiques et biologiques, incluant la

sédimentation, la précipitation, l’adsorption sur les particules de sol, l’assimilation par les

plantes et les transformations microbiologiques (Molle et al., 2013). Le milieu sert à la fois de

filtre pour le traitement des BV et de support pour les plantes. C’est une technologie appropriée

compte tenu de la diversité des espèces végétales pouvant être utilisées, les faibles coûts

d’installation et les bonnes performances.

1. Fonctionnement

Le procédé de LSP fonctionne selon 2 cycles : un cycle court dépotage-séchage où les boues

sont dépotées sur un lit et se déshydratent pendant plusieurs jours et un cycle long

d’accumulation-extraction où les boues s’accumulent progressivement au fil des mois et des

années jusqu’à remplir la totalité du volume alloué (Dodane, 2013). La nécessité d’un

traitement continu des boues impose la mise en place de plusieurs lits en parallèle, permettant

une rotation entre chacun. Ainsi, chaque lit est soumis à deux périodes successives : une période

d’alimentation au cours de laquelle les boues sont apportées à la surface du lit et une période

de repos, plus longue que la précédente, nécessaire au séchage et à la minéralisation de la boue.

De même, les lits évoluent dans le temps, en raison de l’accumulation de matière organique et

du développement végétal. La gestion des lits doit donc être adaptée en fonction de différentes

phases : la phase de démarrage pour optimiser le développement des macrophytes, la phase de

fonctionnement nominal ou de fonctionnement routinier et la phase de curage, précédée d’une

période de repos prolongé et suivie d’une période de redémarrage. La succession de ces trois

phases constitue un cycle de fonctionnement propre à chacun des lits (Molle et al., 2013).




2. Traitement des BV

2.1. Principe de traitement

Le traitement des boues sur LSP repose sur un traitement aérobie de la boue dont les principaux

objectifs sont la déshydratation et la minéralisation de la boue, mécanismes responsables de la

réduction de son volume et de sa stabilisation reposant sur la mise en place d’un massif filtrant

reconstitué, de granulométrie croissante de la surface vers la profondeur du filtre. Des drains

situés à la base du lit permettent d’assurer à la fois le drainage et l’aération du lit par le fond.

Les macrophytes sont plantés à la surface du lit, au sein de la couche superficielle de filtration,

leur rôle étant de filtrer les premières alimentations en boues (ARPE, 2015). Le processus

reproduit d’une manière naturel l’épuration de l’eau dans les marais, dans lesquels les eaux

usées commencent par décanter en se déchargeant de leurs particules solides, puis subissent des

traitements naturels physiques, chimiques et surtout biologiques favorisés par des plantes

aquatiques ayant pour effet de dégrader les matières organiques, de supprimer les nutriments

liés aux particules et de réduire sensiblement les germes pathogènes des eaux usées.

2.2. Filtration

Composé de matériaux filtrants, le massif filtrant assure la rétention des MES contenues dans

les boues en surface du filtre et évite son colmatage occasionné par une pénétration excessive

de ceux-ci dans le filtre. Ainsi, l’efficacité de la filtration dépend principalement de la couche

de filtration superficielle qui doit permettre d’éviter la migration des particules dans la porosité

du gravier sous-jacent, sans pour autant ralentir le drainage de l’eau. Le choix du matériau qui

la compose est de première importance. De ce fait la granulométrie est un paramètre

discriminant pour assurer l’efficacité de la filtration, tant par rapport à la taille qu’à

l’homogénéité des particules. Une fois le dépôt de boue formé, il constitue un nouvel horizon

du massif filtrant, améliorant les performances de filtration (Nielsen, 2004). A ce stade, la

filtration est assurée par le dépôt de boue et la couche de filtration superficielle sert seulement

à faciliter le drainage de l’eau en assurant la connexion capillaire entre le dépôt de boue et le

massif filtrant.

2.3. Déshydratation

Le drainage et l’évapotranspiration sont les deux mécanismes responsables de la déshydratation

des boues. Le drainage a lieu essentiellement lors des alimentations, tandis que

l’évapotranspiration impacte principalement le séchage pendant les phases de repos.




Drainage

Le mouvement naturel des plantes sous l’effet du vent ainsi que la croissance des racines

facilitent le drainage de la fraction liquide des BV le long des tiges et des espaces

tubulaires qui les entourent. Ainsi, outre la composition du massif filtrant et la nature de

la boue à traiter, le drainage de l’eau libre va dépendre de deux facteurs principaux : le

bon développement des macrophytes d’une part et la structuration du dépôt par

minéralisation d’autre part. Les tiges des plantes percent la couche de dépôt et assurent,

par leur mouvement, un espace tubulaire permettant à l’eau, puis à l’air d’entrer dans le

dépôt. Le bon développement du macrophyte choisi est primordial pour la pérennité du

système. De même, la minéralisation du dépôt dans le temps permet de lui conférer un

statut solide avec des pores plus large favorable à l’écoulement de l’eau (Lienard et al.,

2008).

L’évapotranspiration

L’évapotranspiration résulte de deux phénomènes : l’évaporation et la transpiration.

Alors que l’évaporation ne concerne qu’une zone de faible épaisseur, proche de

l’atmosphère, la transpiration des végétaux agit sur toute la zone de développement

racinaire. S’ils sont tous deux compris sous le terme général d’évapotranspiration, les

pertes par transpiration des végétaux sont largement supérieures aux pertes par

évaporation, et cela même pour une faible couverture végétale (Musy & Soutter, 1991)

.

2.4. Minéralisation

La dégradation de la matière organique des boues stockées est assurée par les micros et macro-

organismes (bactéries, champignons, vers de compost, etc) qui transforment la matière

organique en matière minérale. A ce jour, d’après Molle et al. (2013) deux processus sont

reconnus comme étant responsables de la transformation de la matière organique : la

minéralisation et l’humification. La minéralisation consiste en l’hydrolyse des fractions de la

matière organique facilement assimilables par les microorganismes, tandis que l’humification

est un processus de biosynthèse des substances humiques (c.-à-d. dérivées des composés

organiques plus lentement biodégradables). Le processus de minéralisation étant largement

majoritaire dans les LSP où la matière organique est transformée en composés minéraux (CO2,

N2, etc.).




2.5. Transfert d’oxygène

Les boues de vidange non-traitées ne contiennent pas ou peu d’oxygène dissous. Elles sont

généralement anoxiques ou anaérobies. De l’oxygène peut néanmoins être transféré dans ces

boues par différents mécanismes physiques et biologiques, pour créer des zones anoxiques et

aérobies. Ces variations en concentrations d’oxygène permettent à des processus complexes

(notamment la nitrification et la dénitrification) d’avoir lieu dans les LSP, conduisant à des

niveaux de traitement plus élevés qu’avec des lits non-plantés. Les rhizomes et les racines des

macrophytes sont alimentés en oxygène par un système de transfert interne qui l’achemine

depuis les feuilles (Armstrong et al., 1990; Brix & Schierup, 1990). Une partie de l’oxygène

qui arrive au niveau des racines s’échappe dans la rhizosphère. Il génère alors des conditions

aérobies à proximité des racines et contribue au développement de bactéries aérobies, qui

permettent une dégradation aérobie et une nitrification. Ce transfert d’oxygène se produit

principalement au niveau de la racine. Son importance dépend entre autres de la perméabilité

des parois des racines et de leur concentration interne en oxygène. Aussi la couche supérieure

de boue se fissure au fur et à mesure de son séchage, ce qui crée des espaces grâce auxquels

l’oxygène peut pénétrer dans la couche de boue (Strande et al., 2014). En outre, l’oxygène

pénètre dans le milieu grâce aux drains situés au fond du massif et reliés aux conduites

d’aération qui ont pour rôle l’aération du milieu par le fond.

3. Le massif filtrant

De par sa granulométrie, le matériau de remplissage a un rôle évident de filtration des MES

présentes dans les BV. Son efficacité dans ce rôle dépend en grande partie de la texture du

matériau que l'on approche par sa granulométrie et qui intervient notamment sur les

caractéristiques hydrodynamiques (conductivité hydraulique en milieu saturé ou non). Il est

constitué de différentes couches de matériaux de granulométrie croissante de la surface du lit

vers le fond. Dans cet ordre, l’on retrouve la couche filtrante, puis la couche de transition et

enfin la couche de drainage.

Couche filtrante

Etant la couche supérieure (constituée en fonction des auteurs de sable, de graviers fins ou de

compost), elle offre un support aux macrophytes et au développement d’une biomasse qui

dégrade la pollution en condition aérobie mais permet également la rétention physique des

MES.




Couche de transition

Constituée généralement de graviers ou de gravillons, elle est d’une importance capitale car

séparant la couche filtrante de la couche de drainage. Sa granulométrie doit être extrêmement

bien choisie afin d’éviter que les particules de la couche filtrante ne migrent vers celle de

drainage et ne causent d’éventuels colmatages du système tant au sein du massif qu’à l’intérieur

des drains. A ce niveau d’après l’Agence de l’eau RMC (2005), les règles de TERZAGHI sont

fréquemment utilisées afin d’éviter le mélange des couches et la migration des particules. En

effet, ces règles définissent les conditions de transition granulométrique.

Couche de drainage

Située au fond du lit et généralement constituée de graviers grossiers, de galets ou de pierres,

cette couche récolte la fraction liquide des BV (percolat) percolée à travers le massif et facilite

son écoulement via les drains de collecte installés en son sein. Elle est mise en contact avec

l’atmosphère via des cheminées d’aération pour faciliter l’oxygénation du massif (élément

important au développement des plantes, des micros et macro-organismes ainsi qu’au ressuyage

des boues).

Le tableau V présente la configuration de quelques massifs filtrants des LSP dans la littérature.

Tableau V : Massifs filtrants des lits de séchage plantés pour le traitement des boues

Auteurs Configuration du filtre (du haut vers le bas)

Troesch (2009) 5 cm de sable d10=0,45 – d60=1,4 – CU=3,11

Ou 10 cm de compost d10=0,43 – d60=1,6 – CU=3,72

20 cm de gravier 2/6 mm

10 cm de gravier 15/25 mm

20 cm de galets 30/60 mm

Molle et al. (2013) 5 cm de sable 0,2<d10<0,4 4<CU<5

20 à 30 cm de gravillons 2/4 à 3/6 mm

10 cm d15Transition≤5*d85Couche supérieure

15 cm de galets 15/30 à 30/60 mm

Nielsen (2003) 15 cm de sable

Géotextile

30 – 45 cm de galet




4. Les macrophytes

Le rôle essentiel des macrophytes est de limiter les phénomènes de colmatage dus à

l’accumulation des boues en surface des filtres en favorisant l'infiltration de l'eau et

l'oxygénation du milieu. Cette protection contre le colmatage est possible grâce au mode de

croissance des racines de ces végétaux. Cette rhizosphère génère un système décolmatant grâce

aux racines tubulaires et aux nouvelles tiges qui poussent à travers le massif filtrant et les boues

accumulées. Aussi, son rôle dans la déshydratation des boues à travers l’évapotranspiration

permet d’obtenir des boues avec une siccité acceptable à leur épandage direct sans traitement

supplémentaire. Elles fournissent également, de par leur tissu racinaire, une surface

supplémentaire pour l'accroche des bactéries. Des études ont montré que les espèces Typha

latifolia et Phragmites australis filtrent les particules en suspension et servent de substrat pour

la fixation d’organismes divers constitués de microalgues, de bactéries et de champignons. Elles

produiraient également au niveau de leurs racines certaines substances qui activent le

métabolisme rhizobactérien et absorberaient les produits de la biodégradation (Kengne et al.,

2005). Il est important de souligner que le rôle de ces macrophytes pour l’élimination directe

de la pollution (carbone, azote et phosphore) est extrêmement faible au regard des ratios de

dimensionnement actuellement retenus. Ce sont bien les micro-organismes se développant dans

le support filtrant qui assurent l’épuration biologique. Le fonctionnement du filtre tient au fait

qu’autour de chaque tige de macrophytes, il existe en permanence un anneau libre, comme

illustré sur la figure 1, pour le passage de l’eau interstitielle de la boue alors que les MES sont

retenues en surface et s’accumulent progressivement (Lienard et al., 2008).

Figure 1 : Anneaux libres autour des tiges, conséquence majeure du rôle mécanique des

roseaux (Molle et al., 2013)

Plusieurs espèces de plantes aquatiques sont utilisées dans les LSP dans des stations pilotes ou

en taille réelle. D’après la littérature, Phragmites australis ou roseau à balais ou Sagne (une




espèce cosmopolite de plante herbacée vivace de la famille des poaceae) est le macrophyte le

plus utilisé dans les LSP (Kouawa, 2016; Molle et al., 2013; Strande et al., 2014) notamment

en Europe mais son utilisation est limitée aux États-Unis et en Nouvelle-Zélande du fait de son

caractère envahissant. Le phragmite ou roseau commun est une espèce bien adaptée à son

environnement et avec une grande capacité de reproduction dans divers milieux et sur de

grandes distances notamment par ses deux méthodes de reproduction distinctes. C’est en effet

grâce à ses nombreuses graines présentes dans chacune de ses inflorescences ainsi qu’à sa

reproduction végétative par l’entremise de ses stolons et de ses rhizomes que le roseau exotique

est une espèce envahissante difficile à contrôler. Le phragmite peut produire des populations

très denses pouvant atteindre un total de 200 tiges/m2 (Boutin & Poulin, 2013). Perez (2011)

affirme que les colonies de roseaux pourraient atteindre une densité allant jusqu’à 325 tiges/m2.

En plus de sa reproduction sexuée et végétative, le roseau peut aussi se propager à l’aide de

fragments de sa tige, de ses rhizomes ou de ses stolons. Ainsi, si la plante est coupée et que des

résidus de celle-ci sont toujours présents au sol, le phragmite pourra alors former de nouveaux

individus. Cette plante possède aussi une résistance modérée à la salinité et à la sécheresse, ce

qui facilite davantage sa dispersion au sein du paysage. En outre, on estime qu’environ deux

tiers de la biomasse de cette plante se retrouvent dans le sol grâce à son réseau raffiné de

rhizomes et de stolons qui peuvent s’étendre sur plusieurs mètres. D’après les études réalisées

par SATESE (2008), C’est une plante vivace, robuste et très rustique qui peut atteindre 3 m de

hauteur, formant un réseau de rhizomes se développant jusqu’à 60 cm de profondeur, dans les

milieux humides riches en éléments nutritifs (eaux usées) et pouvant supporter une hauteur

d’eau variable de 0 à 1 m et plus. Toutes ces caractéristiques biologiques procurent au phragmite

une facilité à se reproduire ainsi qu’à envahir divers milieux humides, et ce, sur une courte

période de temps.

Sur le plan national, selon l’étude de Some (2010) sur 35 espèces de plantes fourragères

répertoriées, se basant sur les espèces les plus utilisées dans les filtres plantés et ayant un

système racinaire très développé tout en excluant les espèces annuelles ainsi que celles qui se

reproduisent par graines, le choix des macrophytes adaptés se résume à deux espèces à savoir

Sporobolus pyramidalis et Echinochloa pyramidalis. Aussi, l’étude de (Kouawa, 2016), sur trois

espèces fourragères locales à savoir Oryza longistaminata, Sporobolus pyramidalis et Cyperus

alopecuroïdes, a montré que ces espèces ne pouvaient pas être utilisées dans les LSP pour le

traitement des BV de Ouagadougou. Ces espèces ayant toutes flétries et/ou sont mortes.




5. Les microorganismes

Le principal rôle des micro-organismes est, comme dans tout procédé de traitement biologique,

la dégradation de la matière organique. Ce sont eux qui assurent les différents processus

d’oxydation et de réduction. Ils génèrent grâce à la dégradation de la matière organique

l’énergie nécessaire à la biosynthèse. Ils minéralisent les composés azotés et phosphorés, et les

rendent ainsi assimilables par les plantes.

6. Les conduites de drainage

La collecte du lixiviat se fait au moyen de conduites de drainage munies de fentes et placées

dans la couche de pierre de drainage. Les drains (des tubes de 100 mm de diamètre minimum)

sont entaillés de fentes de 1 cm de large disposés en quinconce tous les 10 cm : les unes tournées

vers le bas permettant l’évacuation du lixiviat, les autres tournées vers le haut assurant la

diffusion de l’air dans le massif. La figure 2 schématise la disposition des fentes d’aération et

de drainage.

Figure 2 : Schématisation de la disposition des fentes d’aération et de drainage (Molle et

al., 2013)

Selon Molle et al., (2013), la densité de drains rapportée à la surface doit être supérieure à 0,25

m linéaire de drain.m-2.

7. Performances d’un LSP

Plusieurs facteurs déterminent la performance d’un LSP en matière de qualité des boues

résiduelles et du lixiviat. Il s’agit entre autre de la qualité des BV, les conditions climatiques, la

conception, la réalisation et la gestion des lits. Ils conditionnent le fonctionnement des LSP en

matière de capacité à la filtration-déshydratation-minéralisation des boues, l’aération du

système et le développement des macrolphytes. Aussi, les trois derniers volets assurés

correctement, autorisent une déshydratation efficace par drainage et évapotranspiration de

l’eau, ainsi qu’une bonne décomposition de la matière organique. Une estimation prévisionnelle

des performances ne pouvant se faire par des formules (absence de formules empiriques




universelles pour la détermination des performances des LSP), elle se base sur les performances

obtenues sur des LSP (pilote ou en taille réelle). Typiquement, dans les installations

correctement drainées, le ressuyage continue jusqu’à ce que la boue atteigne un taux de siccité

d’environ 20% et pouvant aller jusqu’à 40% durant la période avant curage grâce à

l’évapotranspiration (Nielsen, 2004). En effet, Il a pu être montré que la siccité peut atteindre

ce pourcentage en été, grâce à l’action progressive de l’évapotranspiration, après une centaine

de jours suivant la dernière alimentation. Durant l’hivernage par contre, il ne semble toutefois

guère possible de dépasser des valeurs comprises entre 15 et 20 % (Lienard, 1999). Le

dimensionnement global des lits est fondamental pour que les plantes se développent

correctement et que les performances soient à la hauteur des attentes (siccité moyenne d’environ

25 % et boues stabilisées). Les études révèlent que l’obtention de cette siccité moyenne

effective à la vidange, conjuguée aux qualités mécaniques de la boue, permettraient de lui

conférer un statut de boue stabilisée solide et donc d’envisager un stockage en bout de champs,

qui assouplirait l’organisation du chantier aval d’épandage (Lienard et al., 2008). Aussi, la

création d’un site spécifique pour le traitement des matières de vidange impose de prévoir un

dispositif de traitement des percolât. Malgré des abattements supérieurs à 80 % pour DCO et

MES avec une charge de dimensionnement de 50 Kg de MES/m2/an, les percolât restent encore

très chargés. Rappelons, toutefois, que ces performances sont issues d’expérimentation pilotes,

échelle favorisant l’établissement de passages préférentiels lors des alimentations (c'est-à-dire

courts-circuits). Il est alors fort probable, de surcroît une fois la couche de dépôt bien établie,

que les percolât soient moins chargés sur une installation en taille réelle. Ils devront néanmoins

subir un traitement complémentaire pour pouvoir être rejetés dans le milieu naturel (Molle et

al., 2013). L’élimination globale des bactéries quant à elle est généralement de l’ordre de 1

Ulog voire en dessous de cette valeur tandis que les rendements globaux et journaliers de

l’abattement des helminthes sont régulièrement supérieurs à 80% en témoigne l’étude réalisée

par Kouawa (2016).

8. Détermination de la surface d’un lit de séchage planté

Le dimensionnement global d’un LSP dépend de deux facteurs qui s’estiment sur une base

annuelle : la production de boues (en kg de MES.an-1) et la charge surfacique (en kg de MES.m-

2.an-1) (Lienard et al., 2008). L’OIEau (2013), l’office International de l’Eau sous l’égide de la

DINEPA (Direction Nationale de l’Eau Potable et de l’Assainissement en République d’Haïti),




a élaboré un référentiel technique relatif aux filières de traitement des boues de vidange grâce

à un financement de l’UNICEF. Ce guide technique donne la formule empirique suivante pour

la détermination de la surface totale d’un LSP :

Slit de séchage planté = (Volume de boues à traiter ∗ Siccité) / Charge maximale

Slit de séchage planté étant la surface totale du LSP exprimée en m2 ; le volume de boues à

traiter exprimé en m3/an ; la siccité des boues exprimée en kg MES/m3 et enfin la charge

maximale ou charge de dimensionnement exprimée en kg MES/m2/an.

V. CADRE REGLEMENTAIRE

Un ensemble de politiques, de décrets, de lois, de normes et de programmes ont été élaborés en

matière d’eau, d’assainissement et d’environnement dans le but de préserver la santé humaine,

l’hygiène de vie, l’environnement et le cadre de vie sur toute l’étendue du territoire burkinabé.

Cadre politique

Politique national en matière d’environnement d’octobre 2005

L’élaboration de cette politique nationale en matière d’environnement est la résultante de la

manifestation de la volonté politique au plan national, de mieux définir et réguler les

interactions entre l’environnement et les perspectives de développement durable et de lutte

contre la pauvreté.

Politique et stratégie nationales d’assainissement adopté en juillet 2007

Ce document a été élaboré pour pallier à l’absence d’une politique nationale en matière

d’assainissement. L’objectif global est de contribuer au développement durable en apportant

des solutions appropriées aux problèmes liés à l’assainissement, afin d’améliorer les conditions

de vie et d’habitat des populations, de préserver leur santé et de protéger les ressources

naturelles.

Cadre législatif

DECRET N°2007-160/PRES/PM/MECV/MFB du 30 mars 2007 portant adoption du

document de politique nationale en matière d’environnement.

Il s’inscrivait dans un contexte marqué par la volonté politique de créer un cadre de référence

pour la prise en compte des questions environnementales dans les politiques et stratégies de

développement.




DECRET N°2009-107/PRES/PM/ MATDS/MAHRH/MEF/MFPRE du 03 mars 2009

portant transfert des compétences et des ressources de l’Etat aux communes, dans le

domaine de l’approvisionnement en eau potable et de l’assainissement.

Les compétences transférées aux communes dans le domaine de l’assainissement, au titre dudit

décret sont les suivantes : les avis sur le schéma directeur d'approvisionnement en eau et

assainissement, l’élaboration et la mise en œuvre des plans locaux de mobilisation, de

traitement et de distribution dans le domaine de l’approvisionnement en eau potable ainsi que

les plans locaux d’assainissement des eaux usées et excréta.

LOI N° 06-2013/AN du 02 avril 2013 portant Code de l’environnement au Burkina-Faso

Elle dispose qu’en vue de la gestion des eaux de pluie, des eaux usées et des excréta issues des

habitations ou des établissements classés, il est institué dans chaque commune, un système

d’assainissement collectif et un système d’assainissement non collectif. En situation

d’assainissement collectif, le raccordement des immeubles, des habitations et des

établissements classés au réseau d’assainissement collectif est obligatoire dans un délai de deux

ans suivant la mise en service du réseau. Passé ce délai, l’établissement communal pour

l’assainissement des eaux met tout contrevenant en demeure d’opérer ledit raccordement.

Lorsque la mise en demeure est restée vaine, l’établissement réalise les travaux de raccordement

aux frais du contrevenant. En situation d’assainissement non collectif, le système

d’assainissement mis en place doit être conforme à la réglementation en vigueur sous peine de

sanctions administratives ou contraventionnelles (art. 80). Toute opération de lotissement doit

intégrer la réalisation préalable d’ouvrages d’assainissement appropriés (art. 82). Le

Gouvernement encourage les communes à créer une structure de gestion et de valorisation des

eaux de pluie, des eaux usées et excréta (art. 81).

LOI N° 0362015/CNT PORTANT CODE MINIER DU BURKINA FASO. JO N°44 Du

29 OCTOBRE 2015

Cette loi stipule à l’article 142 que les titulaires des titres miniers et les bénéficiaires

d'autorisations sont soumis aux dispositions législatives et réglementaires de caractère général

en vigueur, notamment celles relatives à la préservation et la gestion durable de

l'environnement, aux établissements classés pour la protection de l’environnement, à la sûreté et

à la sécurité nucléaires.




DECRET N°20151205/PRESTRANS/PM/MERH/MEF/MARHASA/MS/MRA/MICA/

MME/MIDT/MATD du 28 octobre 2015 portant normes et conditions de

déversements des eaux usées. JO N°01 DU 07 JANVIER 2016

Ce présent décret fixe les normes et conditions de déversements des eaux usées

dans les milieux récepteurs en application des dispositions du Code de l’environnement.

Il vise à éviter ou à limiter les pollutions liées aux déversements des eaux usées

polluées ou contaminées, dans les milieux récepteurs, et à protéger les infrastructures

publiques de prétraitement et de gestion des eaux usées ainsi que l’environnement et la santé

publique. Le présent décret s’applique à l’ensemble des eaux usées dont le déversement

dans les milieux récepteurs est de nature à avoir une incidence grave sur la santé publique et

l’environnement par la pollution des eaux de surface et souterraines, du sol ou de l’air ou la

modification de leurs composantes physicochimiques ou biologiques, qu’elles soient

souterraines ou de surface.

Programmes

Programme National d’Approvisionnement en Eau Potable et d’Assainissement (PN-

AEPA 2015) à l’horizon 2015

Ce programme avait pour but de réduire de moitié à 2015 la proportion des personnes en milieu

rural n'ayant pas accès à l'eau potable en 2005, selon les critères, normes et indicateurs adoptés

en la matière. Il constituait l'instrument par lequel le Burkina Faso, conformément à son Cadre

Stratégique de Lutte contre la Pauvreté (CSLP), visait à atteindre les Objectifs du Millénaire

pour le Développement (OMD) pour le secteur AEPA.

Programme National d’Assainissement des Eaux Usées et Excréta (PN-AEUE) 2016-2030

Il constitue le document de référence et le cadre programmatique des interventions au Burkina

Faso concernant le sous-secteur de l’assainissement des eaux usées et excréta à l’horizon 2030.

Le PN-AEUE se conforme à la vision globale de la politique nationale de l’eau, selon laquelle

«en 2030, la ressource en eau du pays est connue et gérée efficacement pour réaliser le droit

d’accès universel à l’eau et à l’assainissement, afin de contribuer au développement durable»,

et s'inscrit dans un contexte international marqué par la définition des Objectifs de

Développement Durable (ODD) à l'horizon 2030.




PARTIE 2 : MATERIEL ET METHODES

I. LE SITE DE L’ETUDE

1. Localisation géographique

La mine « Yaramoko » est située à 200 kilomètres au sud-ouest de Ouagadougou, dans la

province des Balés, précisément dans la commune de bagassi. La station d’épuration de la mine

(objet de la présente étude) est installée à l’intérieur du camp illustré au centre de la figure n°3.

Figure 3 : Plan de masse simplifié des installations de la mine (Roxgold, 2018)




2. Caractéristiques, description et critères de conception de la station

d’épuration

La STEP de Yaramoko représentée sur la figure n°4 ci-dessous est un réacteur biologique à lit

fluidisé permettant d’épurer l’ensemble des Eaux Usées Domestiques (EUD) du camp. Elle

reçoit un débit moyen journalier de 68 m3/j et a une emprise au sol de 30 m2.

Figure 4 : Aperçu de la STEP de Yaramoko

A l’intérieur, le système d’épuration est constitué de cuves (réservoirs) dont, de l’amont vers

l’aval suivant le cheminement du traitement des eaux usées, se trouve :

Le réservoir de surpression ;

Le bioréacteur ou chambre d’aération ;

Le clarificateur ;

Le réservoir de chloration ;

La salle de contrôle.

La figure n°5 ci-dessous illustre la configuration de ces différentes cuves à l’intérieur de la

STEP




Figure 5 : Configuration du réacteur biologique á lit fluidisé de la STEP de Yaramoko

Les caractéristiques géométriques de chaque réservoir sont présentées dans le tableau VI ci-

dessous.

Tableau VI : Caractéristiques géométriques de chaque réservoir de la STEP Yaramoko

Dimensions Longueur

(m)

Largeur

(m)

Hauteur

(m)

Volume

utile (m3)

Réservoir de

surpression 2,15 2,3 2,43 12

Chambre d'aération 5,50 2,3 2,21 28

Clarificateur 1,70 2,3 2,12 8,3

Chambre de

chloration 0,80 2,3 2,12 3,9

Salle de contrôle 1,89 2,3

Le réservoir de surpression : Il reçoit les Eaux Usées Brutes (EUB) provenant de la

station de relevage comme le montre la figure n°6 et a pour rôle de garantir une bonne

homogénéisation de ces eaux avant leur arrivée dans le bioréacteur.




Figure 6 : Arrivée des eaux usées domestiques dans le réservoir de surpression

Le bioréacteur (ou chambre d’aération) : A ce niveau, la liqueur mixte (mélange

d’EU en cours de traitement et de microorganismes (flocs)) est mélangée et oxygénée

pour consommer et stabiliser la matière organique des EU. Il comporte des diffuseurs

d’air le long du fond du réservoir pour assurer une aération uniforme de l’effluent. Le

matériau de garnissage utilisé est de la marque kaldnès K2, l’un des plus utilisé dans les

réacteurs MBBR. Sa morphologie et ses caractéristiques sont données dans le tableau

VII et la figure n°7 ci-dessous.

Tableau VII : Caractéristiques du matériau de support Kaldnès K2 (Canler & Perret,

2009).

Nom Taille en mm

(longueur*diamètre)

Densité

(kg/m3) Composition

Surface

spécifique

effective

(m2/m3 de

matériau)

Taux maximum de

remplissage en %

K2

(Kaldnes) 15*15 95 PE 350 67

Arrivée des

eaux usées

Panier de dégrillage




Figure 7 : Morphologie du garnissage type kaldnès K2 (Ødegaard et al., 1998)

En outre un produit dénommé le microlife DCD006, est utilisé dans le bioréacteur. Son

utilisation vise à assurer la mise en service rapide des stations d’épuration domestiques, résout

les problèmes d’odeur et améliore l’efficacité opérationnelle.

Le clarificateur : Ce réservoir est une conception en forme de trémie avec une

échancrure entaillée « V » élevée au-dessus du niveau d’eau supérieur permettant au

surnageant d’être déversé dans le réservoir suivant. La liqueur mixte y est introduite par

gravité (comme indiqué sur la figure ci-dessous).

Figure 8 : Arrivée de la liqueur mixte dans le clarificateur

Les microorganismes agglomérés dans les flocs se déposent au fond de la trémie.

L’ajout d’un floculant (Praestol 644BC) est faite à ce niveau pour améliorer la

sédimentation.

Arrivée de la

liqueur mixte




La chambre de chloration : Le surnageant du clarificateur arrive dans ce réservoir

pour la désinfection au chlore avant d’être stocké. Le réservoir est constitué de

diffuseurs d’air afin d’assurer une bonne homogénéisation de l’effluent avec le chlore.

La figure n°9 permet de visualiser l’intérieur de ce réservoir.

Figure 9 : Intérieur du réservoir de chloration

Le système de commande : Illustré par la figure n°10, il est composé de souffleurs,

de vannes, de réservoirs de dosage de produits chimiques avec pompes doseuses et

d’une armoire électrique.

Arrivée du surnageant

du clarificateur




Figure 10 : Vue du système de contrôle

Les bases du dimensionnement et les qualités attendues des effluents traités

Les données de base du dimensionnement et les qualités attendues des effluents traités sont

donnés respectivement par les tableaux n°VIII et n°IX suivant :

Tableau VIII : Données de Base du dimensionnement de la STEP

Caractéristiques Valeurs Unités

Débit moyen journalier 120 m3/jour

Population 400 Habitant

Débit/personne/jour 300 Litre/personne/jour

DBO5 moyen 77 g/jour/habitant

DBO5 max 91 g/jour/habitant

Tableau IX : Qualités attendues des effluents traités

Caractéristiques Valeurs Unités

MES (moyenne de 30 jours) 20 mg/l

DBO5 (moyenne de 30 jours) 30 mg/l

Selon les informations recueilles, la station à lit fluidise de Yaramoko a été dimensionnée pour

Réservoir de

dosage du chlore

Réservoir de dosage

du coagulant




obtenir idéalement c’est-à-dire dans les conditions optimales d’exploitation et de maintenance,

un rendement d’élimination de la matière organique supérieur à 90%.

II. METHODOLOGIE D’ETUDE DE LA STATION D’EPURATION

Elle s’est articulée autour de trois principaux points comme illustrés par la figure n°11 ci-

dessous :

Figure 11 : Méthodologie de collecte et de traitement des données de la station

d’épuration

1. Revue documentaire

Elle a consisté à recueillir et consulter les documents en rapport avec la conception,

l’exploitation et l’entretien de la STEP en vue d’obtenir les informations sur les bases de la

conception de la station, le principe de fonctionnement, l’exploitation et la maintenance qui

devraient être faites.

2. Inspection de la STEP et entretiens

Ils ont consisté à faire le parcourt du circuit de l’arrivée des EU à la STEP jusqu’au réservoir

de stockage de l’eau traitée avec des visites des regards en présence des ouvriers et des

techniciens chargés de la gestion de la station tout en notant d’une part, les écarts entre

l’exploitation et la maintenance faites en temps réel par rapport aux consignes fournies par les

fiches techniques de la STEP et d’autre part, l’état de la station elle-même, de ses équipements

et des produits utilisés pour son exploitation.

3. Exploitation de la base de données relative à l’analyse des eaux usées

domestiques

L’entreprise dispose d’une équipe chargée de réaliser des échantillonnages sur les EU à l’entrée

et à la sortie de la STEP sur un certain nombre de paramètres depuis la mise en service de la

station en 2015. Ces EU sont analysées à des périodes différentes par trois laboratoires á savoir :

Revue documentaireInspection de la STEP et

EntretiensExploitation de la base

de données




le Laboratoire National de Santé Publique (LNSP), le Laboratoire du Faso et l’entreprise

QUALITAS SARL. Seul, le LNSP effectue lui-même ses propres échantillonnages. La base de

données concerne les résultats d’analyse de ces échantillons dont les paramètres sont :

Les paramètres physiques (pH, conductivité, MES, turbidité)

Les paramètres chimiques et organiques (DBO5, DCO, NTK, PT, orthophosphates)

Les paramètres microbiologiques (streptocoques fécaux, coliformes fécaux)

L’exploitation de cette base de données a consisté à évaluer la biodégradabilité des EUD du

camp, évaluer les charges organiques admises à la STEP afin de les comparer aux critères de

dimensionnement de cette station. Elle a permis également d’évaluer les performances

épuratoires actuelles de la station, de les comparer aux performances attendues pour ce système

et de relever les paramètres ne respectant pas les normes de rejet au Burkina Faso. Les données

ont été traitées avec Microsoft Excel pour le calcul des moyennes, des écarts-types et des

rendements épuratoires.

III. METHODOLOGIE DE CARACTERISATION DES BOUES DE VIDANGE ET

D’ENQUETE SUR LEUR GESTION

La méthodologie suivie pour la collecte et le traitement des données dans cette partie est

illustrée par la figure n°12 ci-dessous.

Figure 12 : Méthodologie de collecte et de traitement des données (boues de vidange)

1. Quantification des boues de vidange et recherche documentaire

La méthode utilisée afin d’estimer la quantité annuelle de BV est la méthode s’appuyant sur le

compte de l’exploitation de l’opérateur de vidange mécanique. La formule pour cette méthode




est donnée ci-dessous :

𝐐𝐦é𝐜 = 𝐍𝐫𝐨𝐭 ∗ 𝝼

Qméc [m3/an] est la quantité de boues collectée par l’opérateur ;

Nrot est le nombre de rotations réalisées dans l’année ;

𝞶 [m3/rotation] est le volume vidangé à chaque rotation.

La recherche documentaire a consisté à rassembler les factures fournies par l’entreprise de

vidange dans l’optique de la quantification annuelle des BV issues de chaque fosse septique.

Ces factures donnent l’intégralité des informations nécessaires pour déterminer le volume de

boues vidangé annuellement pour chaque fosse.

2. Entretien

Il s’est déroulé avec le superviseur environnement et a consisté à retracer la gestion des BV du

site : la collecte, le transport et le dépotage.

3. Caractérisation des boues de vidange

Cette caractérisation s’articule autour de plusieurs étapes comprenant d’une part

l’échantillonnage qui regroupe le prélèvement, la conservation et le transport et d’autre part les

analyses au laboratoire.

3.1. Echantillonnage

3.1.1. Prélèvements

La méthodologie d’échantillonnage s’est basé sur le guide “Faecal Sludge Management:

Systems Approach for Implementation and Operation (2014)” (en version française « Gestion

des Boues de Vidange : Approche intégrée pour la mise en œuvre et l’exploitation (2018) »)

qui stipule que pour la détermination des caractéristiques des boues vidangées qui parviennent

aux stations de traitement, le prélèvement se fait au niveau du camion de vidange et plusieurs

échantillons doivent être prélevés au fur et à mesure que le camion dépote ses boues, pour

ensuite les mélanger et constituer un échantillon composite représentatif. Dans notre cas, nous

avons opté pour la méthode « la plus précise » proposée par ce guide qui consiste à prélever de

la boue à intervalle régulier. Les échantillons ont été prélevés toutes les minutes.

L’échantillonnage a concerné les BV de trois fosses : la fosse-AUMS (de l’entreprise

contractuelle African Underground Mining Services), la fosse-Usine (de l’usine) et la fosse-

Gendarmerie (de la gendarmerie). L’opération de vidange a permis d’obtenir sept échantillons




dont deux échantillons pour la fosse-Usine, quatre échantillons pour la fosse-AUMS et un

échantillon pour la fosse-Gendarmerie.

3.1.2. Matériel d’échantillonnage et de conservation

Pour la réalisation de l’échantillonnage, un certain nombre d’équipements ont été rassemblé. Il

s’agit des flacons en plastiques de 1 litre pour contenir les BV ; une perche de 1.5 m avec à son

extrémité un récipient pour le prélèvement des BV lors du dépotage ; un seau pour

l’homogénéisation des différents prélèvements d’une même rotation ; un bâton pour

homogénéiser le mélange ; un entonnoir pour le remplissage des flacons ; des gants en

plastiques ; un cache-nez et des bottes.

En ce qui concerne la conservation, les flacons ont été placés dans une glacière puis mis dans

une chambre froide avant d’être transportés via la navette à Ouagadougou (la glacière étant

remplie avec de la glace).

3.2. Analyses au laboratoire

Les analyses effectuées au laboratoire concernent principalement les paramètres suivants :

DBO5, DCO, MES, MVS, NTK, N-NH4+ ; Orthophosphates, Coliformes fécaux, Coliformes

totaux et œufs d’helminthe. Le tableau n°X ci-dessous énumère les méthodes d’analyse utilisées

pour les différents paramètres.

Tableau X : Méthodes d’analyse des paramètres physico-chimiques et microbiologiques

Paramètres Unités Méthodes

DBO5 mg d’O2/l Méthode aux Oxitop

DCO mg d’O2/l Méthode standard

MES mg/l AFNOR T 90 105

MVS mg/l NF EN 15934

NTK mg/l NF EN 25663

N_NH4+ mg/l NF T90-015

P_PO43- mg/l Méthode colorimétrique avec le réactif Phos Ver 3

CF Ufc/100ml Etalement sur gélose spécifique (Chromocult Agar ES pour coliformes)

CT Ufc/100ml Etalement sur gélose spécifique (Chromocult Agar ES pour coliformes)

Œufs

d'helminthe Œufs/l AFNOR XP X33-017

4. Traitement des données

Toutes les données collectées ont été compilées afin d’en faire une synthèse permettant de faire




l’état des lieux de la gestion actuelle des BV (collecte, transport, zone de dépotage),

d’interpréter les caractéristiques de ces boues d’une part et d’autre part obtenir les paramètres

de dimensionnement du LSP.




PARTIE 3 : RESULTATS ET DISCUSSION

I. RESULTATS DU DIAGNOSTIC DE LA STATION D’EPURATION ET

IDENTIFICATION DES DYSFONCTIONNEMENTS

1. Caractéristiques des eaux usées domestiques et évaluation des

performances épuratoires de la STEP

1.1. Caractéristiques des eaux usées domestiques du site

Les caractéristiques des EUD du site à l’entrée de la station d’épuration figurent dans le tableau

n°XI ci-dessous.

Tableau XI : Caractéristiques des eaux usées domestiques du site « Yaramoko » (N=10).

Paramètres Unités moyennes min max écart-type

pH - 7,66 6,3 8,54 0,73

Conductivité µs/cm 1686,25 1011 4670 1330,72

Turbidité NTU 67,33 60 72 6,43

MES mg/l 116,23 28 315 142,64

Azote kjeldahl mg/l 31,7 25 48 12,7

Phosphore total mg/l 5,98 3,9 6,3 0,96

Orthophosphates mg/l PO43- 4,38 0,21 12,6 4,41

DCO mg/l O2 688,66 207 1004 423,74

DBO5 mg/l O2 430,25 125 560 204,56

Coliformes fécaux UFC/100 ml 3,53E+05 6,50E+04 6,40E+05 4,07E+05

Streptocoques

fécaux

UFC/100 ml 1,34E+04 8,00E+02 2,60E+04 1,78E+04

Avec 688,66 mg/l et 430,25 mg/l respectivement comme concentrations moyennes en DCO et

DBO5 à l’entrée de la STEP, ces valeurs caractérisent les EUD du site comme ayant une forte

charge organique (Mara, 2003). Le rapport DCO/DBO5 de 1,6 qui est inférieur à 2, signifie que

l’effluent d’entrée de la STEP est facilement biodégradable (Memotec n°19, 2006). Ce qui nous

donne l’indication que la STEP en place dont le processus de traitement est basé sur la

dégradation des polluants par les microorganismes serait adaptée pour épurer ces EUD. En se

basant sur la formule de détermination de la charge volumique (Cv) donnée en annexe, nous

obtenons une Cv arrivant à la STEP de 1,045 kgDBO5/m3.j avec la concentration en DBO5

obtenue pour les EUD, le débit journalier de 68 m3.j et le volume du bioréacteur de 28 m3. Avec




le même volume du bioréacteur et le flux en DBO5 de 30,8 kg/j (77g/j/hab*400hab) dans les

bases du dimensionnement de la STEP, nous obtenons une Cv admissible de 1,1 kgDBO5/m3.j.

Ainsi la STEP est capable de supporter la Cv actuelle arrivant à la STEP qui est en deçà de la

valeur admissible. En effet, la charge volumique donne des indications sur le temps de séjour,

une surcharge volumique ayant pour conséquence de réduire le temps de séjour des eaux usées

(la durée de traitement) entrainant ainsi de faibles rendements épuratoires vis-à-vis de la charge

organique (Canler & Perret, 2009).

La moyenne obtenue en coliformes fécaux de 3,53E+05 UFC/100ml est plus faible que les

1,62E+07 UFC/100ml obtenues par Sangaré (2018) et les 4,45E+08 obtenues par Djiguemdé

(2013) (tous les deux ayant travaillé sur des eaux usées urbaines). Les charges organiques de

notre étude sont également beaucoup plus faibles que celles de Kiemdé (2006) qui a obtenu des

concentrations de 2111 mg/l pour la DCO et 1135mg/l pour la DBO5 tandis que Sangaré (2018)

a obtenu des concentrations de 1585 mg/l pour la DCO et 750 mg/l pour la DBO5. Ces

différences pourraient s’expliquer par le type d’effluent étudié car dans notre cas la station

d’épuration de Yaramoko reçoit uniquement des EUD tandis que les trois auteurs cités ci-dessus

ont tous travaillé sur les eaux usées arrivant à la station d’épuration de kossodo qui reçoit non

seulement des EUD mais également des eaux usées industrielles témoignant de charges plus

élevées.

1.2. Évaluation des performances épuratoires de la STEP

Les caractéristiques de l’effluent de la station et les rendements épuratoires figurent dans le

tableau ci-dessous, ainsi que les valeurs limites des différents paramètres relatives aux normes

de rejet aux Burkina Faso.




Tableau XII : Caractéristiques de l’effluent de la STEP et rendements épuratoires

(N=10)

Paramètres Unités moyennes Rendement

épuratoire (%)

Normes BF

pH 7,53

Conductivité µs/cm 1310,6

Turbidité NTU 66,65

MES mg/l 2,1 98,19 60

Phosphore total mg/l 5,94 0,67 70% éliminés des eaux usées traités

DCO mg/l O2 462,6 32,83 150

DBO5 mg/l O2 257,2 40,22 40

Coliformes

fécaux

UFC/100

ml

9,88E+04 ˂1Ulog 2000

Streptocoques

fécaux

UFC/100

ml

1,06E+05 ˂1Ulog 2000

Nous constatons que seul les MES respectent les normes de rejet du Burkina Faso. Cette bonne

élimination des MES confirme l’efficacité épuratoire dans l’abattement des MES par les

bioréacteurs à lit fluidisé (Von Sperling & Chernicharo, 2005). Les rendements épuratoires en

DBO5 et en DCO sont largement inférieurs à ceux relatés dans la littérature ainsi que les

estimations prévisionnelles au niveau des bases du dimensionnement. Nous constatons que

l’abattement en germes microbiens est très faible malgré la désinfection au chlore. Cela pourrait

être dû à la valeur élevée de la turbidité de 66,65 NTU en sortie de STEP car la turbidité peut

avoir des effets importants sur le pouvoir désinfectant du chlore. Hoff (1978) rapporte que

chaque accroissement unitaire de la turbidité, entre 1 et 5 NTU, diminue d’autant la quantité

résiduelle de désinfectant actif contre les micro-organismes. Cette évaluation est similaire à

celle réalisée par LeChevalier & al (1981) qui, à partir d’une modélisation, rapportent une

efficacité de désinfection du chlore huit fois moindre lors d’un accroissement de la turbidité de

1 à 10 NTU.

2. Identification des dysfonctionnements au sein des différentes étapes

de traitement de la station d’épuration

On entend par dysfonctionnement, tout écart par rapport au fonctionnement normal de

l’installation, que l’on peut constater sur la chaîne de traitement (mousse, flottant, gonflement

de boue, etc.) ou sur l’eau traitée (turbidité, mauvais résultat d’analyse).




2.1. Le prétraitement

Il est réalisé par un panier de dégrillage placé à l’entrée du réservoir de surpression et permet

la rétention des déchets grossiers en amont du traitement et leur élimination. Ses dimensions

sont de 30*30*30cm avec des mailles de 3mm.

Les inspections ont montré que le panier se colmatait régulièrement et que les eaux usées se

déversaient par débordement avec tous les déchets grossiers qui les accompagnent. Cette

défaillance s’explique par un défaut de maintenance en l’occurrence, la fréquence de nettoyage

du panier qui s’effectue une fois par jour contrairement aux consignes données par le

constructeur qui recommande plusieurs nettoyages journaliers.

2.2. Le réservoir de surpression

Comme cela a été dit plus haut, il assure l’homogénéisation des eaux usées avant leur arrivée

dans le bioréacteur.

A ce niveau, nous pouvons constater la présence de medias flottants à la surface de l’eau. Cela

s’explique par le fait que la grille à l’entrée du bioréacteur est détériorée et n’est plus en place

d’où le retour du media dans ce réservoir.

2.3. Le bioréacteur

C’est dans ce réservoir que le traitement biologique des eaux usées est réalisé. Plusieurs

configurations existent dans les MBBR suivant le traitement voulu (élimination du carbone, de

l’azote ou du phosphore) mais dans notre cas le bioréacteur est constitué d’un seul

compartiment destiné uniquement au traitement aérobie de la pollution carbonée.

L’inspection de ce réservoir montre l’absence de fluidisation (media immobile et non immergé

dans un procédé à lit fluidisé) et une présence effective de déchets grossiers comme le montre

la figure n°13 ci-dessous :




Figure 13 : Aperçu de l’intérieur du bioréacteur

L’aspect de ce réservoir indique donc un défaut d’aération. D’après la fiche technique fournie

pour les diffuseurs d’air (AirflexTM Disc AFD 350), un défaut d’aération pourrait être causé soit

par une fuite d’air au niveau de la tuyauterie d’alimentation en air, soit par des souffleurs

défaillants, soit par l’endommagement de ces diffuseurs.

En principe, deux souffleurs sont installés dans la salle de commande et ceux-ci ont pour rôle

de fournir de l’air aux différentes pompes à air et diffuseurs d’air. Cependant, L’inspection

réalisée a révélé que l’un d’eux est hors d’usage et serait la cause du manque de fluidisation

dans ce réservoir, un seul souffleur ne fournissant pas assez d’air au système pour déclencher

la fluidisation. Cette conclusion a été corroborée par un test qui a consisté à mettre en marche

le 2nd souffleur, ce qui a rétablit la fluidisation du milieu et des remontées de boues noires

témoignant de conditions d’anaérobiose (créées par manque d’oxygénation) qui sont sans

conteste la source des émanations d’odeur issues de la STEP. Selon Cardot (2010) en dehors

de l’apport d’oxygène, les systèmes d’aération doivent réaliser une turbulence suffisante pour

éviter les dépôts de boues au fond du bassin et la création de zones mortes de boues qui




risqueraient d’entrer en anaérobie. Outre le défaut d’aération, l’expiration et la mauvaise

utilisation du microlife DCD006 (apport nutritif favorisant le développement des

microorganismes) ne permet pas d’optimiser le traitement. Expiré depuis plus de 2 ans, il est

versé directement sous sa forme poudré dans le bioréacteur et n’est utilisé que durant les

périodes de chaleur contrairement aux prescriptions de sa fiche technique qui indique qu’il doit

être versé dans un récipient, mélangé avec de l’eau non chlorée avant son déversement dans le

réacteur et sa fréquence d’utilisation est mensuelle. L’utilisation faite de ce produit est un frein

à la capacité de cette station a éliminé ses émanations d’odeur au sens où ce dernier a la faculté

de les annihiler. Par ailleurs, La présence des déchets grossiers dans ce réservoir est quant à elle

la conséquence du défaut de maintenance constaté au niveau du prétraitement.

Le défaut d’oxygénation et la forte charge organique des EUD, étant deux des principaux

facteurs entrainant des mauvaises performances épuratoires dans les MBBR, sont en partie

responsable des faibles rendements obtenus en sortie de la station.

2.4. Le clarificateur

Il reçoit les eaux provenant du bioréacteur et a pour rôle la séparation des boues et de l’eau

traitée. Sa conception est basée selon le principe du « décanteur CIRCULATOR ». Il comporte

un hydroéjecteur assurant la recirculation interne des flocs formés, puis leur mélange avec les

réactifs et l’eau à traiter dans la zone centrale de réaction. Il comporte un fond conique pour

aider le glissement des boues vers l’éjecteur qui assure la recirculation interne. Dans notre cas,

le système est combiné avec une décantation lamellaire (un lamellaire cloisonné) dans la zone

d’eau décantée permettant une finition dans les modules lamellaires en arrêtant les flocs

résiduels.

Cependant, on observe un surnageant très turbide qui témoigne d’une mauvaise décantation des

particules. La turbidité de l’effluent de la STEP de 66 NTU confirme l’aspect très turbide du

surnageant dans le clarificateur. En effet, une eau dont la turbidité est supérieure à 30NTU est

considérée comme très turbide (OIEau, 2013a). Cette turbidité du surnageant témoigne d’une

quantité élevée de particules colloïdales (MES étant de faible concentration). La vitesse

ascensionnelle étant le rapport du débit reçu (68m3/J soit 2,9 m3/h) sur la surface horizontale du

clarificateur (3,91 m2), nous obtenons une valeur de 0,74 m/h qui est largement en deçà des 2,5

m/h à ne pas dépasser pour avoir une bonne décantation. L’arrêt de l’ajout du floculant semble

être une cause de cette mauvaise sédimentation. D’après Ahmet et al. (2008), la forte charge

organique des EUD réduirait considérablement la faculté des boues à décanter en sortie du




bioréacteur. Ainsi, l’ajout du polymère, Praestol 644BC, est donc nécessaire pour la

clarification. Ce produit chimique est un puissant floculant vis-à-vis des solides en suspension,

assurant une séparation optimale des liquides et des solides (ASHLAND, 2006). Aussi, il

n’existe aucun moyen pour déterminer la hauteur du voile de boue afin d’extraire les boues

décantées de façon optimale. L’extraction est alors réalisée hebdomadairement ce qui laisse

entrevoir des temps de séjour très long de la boue dans le clarificateur pouvant provoquer une

fermentation et par voie de conséquence un foisonnement filamenteux des boues épaissies au

fond responsables entre autre de mauvaise décantation. En effet, Lorsque la couleur des boues

ou du surnageant est noirâtre dans le clarificateur on parle de fermentation (FNDAE 8, 1990).

2.5. Le réservoir de chloration

Dans ce réservoir, le surnageant est mis en contact avec du chlore actif pour la désinfection,

l’eau traitée étant réutilisée pour l’arrosage des espaces verts notamment la pelouse et le jardin.

Le dosage du chlore est réalisé dans un réservoir de dosage de 60L localisé dans la salle de

commande.

Dans ce compartiment, la concentration en chlore mise en contact avec le surnageant du

clarificateur est inférieure à celle qui devrait être faite. En effet, 635g d’hypochlorite de calcium

à 65% sont apportés via une pompe doseuse réglée pour une journée, ce qui donne un flux

journalier de 412,75 g de chlore actif tandis que la fiche technique du réservoir de chloration

recommande que le surnageant soit mis en contact avec une concentration en chlore actif de

8mg/l. Cette concentration et le débit actuel d’alimentation du bioréacteur donne un flux de

544g/j, une valeur plus élevée que celle faite en temps réel. En outre, avant chaque dosage en

chlore le personnel chargé du dosage vérifie dans le réservoir de dosage du chlore si des résidus

de chlore restent en quantité et si cela est confirmé, de l’eau est complétée uniquement sans

ajout de chlore. Ainsi, durant ces périodes, la chloration est nulle car le chlore actif a

entièrement été consommé.

L’insuffisance du dosage en chlore associé à la mauvaise décantation des particules dans le

clarificateur indique que la désinfection par le chlore est quasiment nulle et est responsable en

partie du faible abattement des indicateurs de contamination fécale.




II. GESTION ET CARACTERISATION DES BOUES DE

VIDANGE

1. Résultats des entretiens et recherches documentaires

Ces résultats ont permis de retracer la gestion actuelle des BV notamment la collecte, le

transport et le dépotage qui sont effectués par des sociétés de vidange qui se déplacent depuis

Ouagadougou ou Bobo-Dioulasso. Les sociétés de vidange sur place n’ayant pas tous les statuts

nécessaires à l’obtention de ce marché. Ces boues sont par la suite déversées à l’intérieur du

domaine d’exploitation, dans une zone aménagée mais non imperméabilisée nommée « zone

d’épandage ».

Figure 14 : Aperçu de l’intérieur de la zone d’épandage

Outre la gestion, ces résultats ont permis de prendre connaissance de la nature des fosses qui se

révèlent être toutes des fosses septiques toutes eaux et d’obtenir des informations relatives au

volume de la citerne utilisée ainsi que le nombre de rotations requis pour vidanger chaque fosse.

Ainsi, nous avons obtenu pour chaque fosse :




Fosse-AUMS

𝞶 = 12 m3/rot

Nrot = 68 rot/an (17 rotations requises pour la vidange complète, curage tous les 3mois)

Le volume annuel obtenu pour la fosse AUMS est de 816 m3.

Fosse-usine

𝞶 = 14 m3/rot

Nrot = 9 rot/an (3 rotations requises pour la vidange complète, curage tous les 4mois)

Le volume annuel obtenu pour la fosse-usine est de 126 m3.

Fosse-gendarmerie

𝞶 = 14 m3/rot

Nrot = 0.5 rot/an (1 rotation requise pour la vidange complète, curage tous les 2ans)

Le volume annuel obtenu pour la fosse-gendarmerie est de 7 m3.

Nous obtenons un total de 949 m3 comme quantité annuelle de boues à vidanger et à dépoter au

sein de la station de traitement des boues. Cette quantité sera majoré à 10% de sa valeur comme

recommandé par Nielsen, (2004). Nous retiendrons alors pour le dimensionnement du LSP un

volume annuel de BV à traiter de 1044m3. Cette valeur permettra par la suite de calculer sa

superficie du LSP.

2. Caractéristiques des boues de vidange du site

2.1. Caractéristiques physico-chimiques

Le tableau n°XIII ci-dessous présente les résultats sur les analyses physico-chimiques des boues

de vidanges.




Tableau XIII : Caractéristiques physico-chimiques des boues de vidanges

Paramètre Nombre

d'échantillons Moyenne Minimum Maximum

Ecart-

type

MES (mg/l) 7 1422 243 3590 1422,91

MVS (mg/l) 7 590 95 1850 602,83

DCO (mgO2/l) 7 1905 326 8150 2830,07

DBO5 (mgO2/l) 7 189 80 360 107,61

NH4+ (mg/l) 7 77 46,9 113,5 29,04

NTK (mg/l) 7 1861 513 2431 671,41

PO43- (mg/l) 7 70 38 136 34,92

Le rapport DCO/DBO5 qui est de 10 témoigne que les BV sont difficilement biodégradabilité

Cette valeur est très élevée comparativement aux valeurs trouvées dans la littérature au Burkina

Faso. En effet, (Djekpe, 2016; Kone et al., 2016; Mahamane, 2011; Strauss, Koné, Koanda,

Blunier, & Tarradelas, 2004)) ont tous trouvé un rapport compris entre 3 et 6. Ainsi, après

analyse nous constatons que parmi les échantillons pris individuellement, six d’entre eux

donnent un rapport DCO/DBO5 compris dans la même gamme. Seul un échantillon possède un

rapport largement au-dessus de cet intervalle. Il s’agit de l’échantillon issu de la Fosse-

gendarmerie. Cela est compréhensible car cette étude correspond à la première vidange de cette

fosse qui était utilisée depuis plusieurs années traduisant un niveau de minéralisation avancée

contrairement aux autres fosses qui sont vidangées régulièrement chaque année. Nous

constatons que 42% des MES sont sous forme organique. Ainsi, plus de la moitié des MES est

sous forme minérale, ce qui explique la très faible biodégradabilité de ce dernier. Aussi, la

concentration moyenne en MES nous permettra par la suite de dimensionner le LSP.

Dans la fosse toutes eaux, les processus de minéralisation anaérobie subis par l’effluent

domestique génèrent des quantités importantes de sels dissous. De ce fait, les matières de

vidange extraites des fosses contiennent des taux de sels dissous plus importants que dans le

cas des boues activées, responsables de la différence entre MS et MES. Or dans les LSP, seule

les MES sont retenues à la surface du filtre tandis que les sels dissous sont évacués avec le

percolat d’où dans le cas des matières de vidange, il est préconisé d’utiliser la concentration en

MES plutôt que celle des MS pour le calcul de la charge surfacique de dimensionnement des

LSP (Molle et al., 2013). En outre, l’azote Kjeldahl est composé à 4 % de NH4+, cela signifie

que la majorité de l’azote Kjeldahl est sous forme organique. Cette valeur est très inférieure par

rapport à celle obtenue par Kouawa (2016) qui avait obtenu 52%.




2.2. Caractéristiques bactériologiques et parasitologique

Le tableau n°XIV ci-dessous présente les résultats sur les analyses bactériologiques et

parasitologiques des boues de vidanges.

Tableau XIV : Caractéristiques bactériologiques et parasitologiques des BV

Paramètre Nombre

d'échantillons Moyenne Minimum Maximum Ecart-type

CT

(UFC/100ml) 7 6,15E+07 5,20E+06 3,50E+08 1,27E+08

CF

(UFC/100ml) 7 2,27E+07 4,00E+06 1,22E+08 4,39E+07

OE (Œufs/L) 7 3,83E+03 7,20E+02 1,22E+04 4,17E+03

Nous obtenons une concentration moyenne en CF de 2,27E+07 UFC/100ml. Cette valeur est

plus élevée que les valeurs obtenues par d’autres études au Burkina Faso. Kouawa (2016) a

obtenu une valeur de 1,15E+05, Barro (2012) en a eu 3,01E+05 et Kone et al. (2016) ont eu

3,2E+05. De même la concentration en OE de 3,83E+03 Œufs/L est largement supérieure à

celles obtenues par Barro (2012) (77Oeufs/L) et Kouawa (2016) (372 Œufs/L).




PARTIE 4 : RESOLUTION DES INSUFFISANCES

IDENTIFIEES

I. RESOLUTION DES INSUFFISANCES DE LA STEP

Des actions correctives sont proposées pour résoudre les dysfonctionnements identifiés et pour

rétablir de bonnes performances épuratoires. Il s’agit de :

Une fréquence plus régulière de nettoyage du panier de dégrillage et l’acquisition d’un

panier de secours.

Le nettoyage du panier devra être fait plusieurs fois durant la journée en fonction de son

colmatage (2 fois minimum) et un 2ème panier de dégrillage servira donc de panier secours de

remplacement lors du nettoyage.

La confection d’une grille dont les mailles n’excède pas 3mm à installer à l’entrée du

bioréacteur, afin d’éviter le retour de media dans le réservoir de surpression.

Un renouvellement des souffleurs :

L’acquisition de nouveaux souffleurs doit être effectué afin de palier au défaut d’aération et

rétablir l’oxygénation et la fluidisation au sein du bioréacteur.

L’acquisition d’un oxymètre en fonctionnement continu.

Cet appareil permettra la vérification quotidienne de la quantité d’oxygène dissous au niveau

du bioréacteur, qui ne doit pas être inférieure à 2 mg/l.

L’utilisation correcte du microlife DCD006 et un renouvellement de son stock

Cet apport nutritif permet non seulement d’optimiser le développement des microorganismes

(favorisant le traitement biologique) mais d’éliminer les éventuelles émanations d’odeur.

Comme indiqué par la fiche technique de ce produit, une quantité de 350 g de microlife doit

être mélangée dans une quantité d’eau non chlorée de 9L avant d’être déversé dans le

bioréacteur.

Le renouvellement du stock de coagulant, le rétablissement de la coagulation dans le

clarificateur et l’acquisition d’un disque de Secchi ou d’un dispositif de mesure du voile

de boue en continu.

Le rétablissement de la coagulation est nécessaire pour une décantation efficace des flocs. Le

dispositif de mesure du voile de boue permettra de déterminer plus facilement les périodes où

l’extraction des boues est nécessaire dans le clarificateur à défaut de pouvoir automatiser

l’extraction des boues.




L’ajustement de la dose de chlore.

Il convient de rétablir le dosage de chlore recommandé par le constructeur au sein du réservoir

de chloration de 544 g de chlore actif journalier.

II. CONCEPTION DU LSP

1. Conception générale du LSP

La station de lit de séchage planté comportera une étape de prétraitement par dégrillage avant

l’admission des boues sur les lits plantés.

Le prétraitement

Un panier de dégrillage (en inox ou en métal recouvert d’un revêtement protecteur) destiné à

éliminer les particules grossières contenues dans les boues de vidange sera accroché sur chaque

casier avant chaque dépotage. Il aura les caractéristiques d’un dégrillage fin (écartement des

barreaux de 1 cm) permettant d’éviter un criblage des boues avant une hypothétique valorisation

ultérieure.

Les refus de dégrillage seront déversés au niveau d’une surface aménagée pour leur séchage

avant incinération.

Le lit de séchage planté

Il est réparti en deux casiers (construction béton dosé 350 Kg/m3) pour maintenir la station en

fonctionnement continu durant les activités de maintenance (notamment curage) ou durant des

travaux divers. La conception du LSP a été inspirée de la coupe schématique illustrée par la

figure n°15 ci-dessous.

Figure 15 : Coupe schématique d'un lit de séchage planté avec construction en béton

(Lienard, 1999)




Choix du massif filtrant

Le filtre choisi sera ainsi composé du haut vers la base du filtre, d’une couche superficielle de

filtration de 5 cm de sable grossier (caractérisé par : 0,2 ≤ d10 ≤ 0,4 mm, 4≤CU≤5), Une couche

de gravillons (3/6 mm) sur une épaisseur de 30 cm, une couche de transition de 10 cm

d’épaisseur (en retenant la règle de Terzaghi suivante d15Transition≤5*d85Couche

supérieure) et enfin une couche drainante de galets (15/30 mm) sur 15 cm. Cette conception

est conforme aux recommandations du guide de Molle et al. (2013) portant sur « Les lits de

séchage de boues plantés de roseaux pour le traitement des boues et des matières de vidange :

Guide de dimensionnement et de gestion » qui est un guide faisant suite à plusieurs programmes

de recherches menés ces dernières années (2007-2012) pour mieux définir les règles de

dimensionnement et de gestion des ouvrages aussi bien pour le traitement des boues activées

que les matières de vidange de fosses toutes eaux.

Choix du macrophyte

En ce qui concerne le choix de la plante qui sera utilisée dans le traitement, il s’est fait sur la

base de la revue bibliographique en remplissant les conditions d’une plante de croissance rapide

dans des conditions locales, de haute capacité de transpiration, de tolérance à des niveaux

hydriques et des conditions de sécheresse variées, de rhizome et système racinaire à

développement rapide, d’être facilement disponible et adapté à la zone de projet.

Ainsi, d’après la littérature, Phragmites australis et E. pyramidalis sembleraient être les deux

macrophytes adaptés à notre contexte. Sur la base des études et en tenant compte des conditions

climatiques de la zone d’étude, E. Pyramidalis étant une espèce utilisée dans la plupart des cas

pour expérimentation (peu utilisé dans les stations à taille réelle), nous privilégierons Phramites

australis pour le traitement des BV dans cette étude car ses caractéristiques et ses performances

ne sont plus à prouver dans les LSP ainsi que sa disponibilité sur le site, c’est le macrophyte

par excellence dans ce procédé.

Pour la réalisation de la plantation, des plants de phragmites australis possédant au moins deux

nœuds, une hauteur de 15 à 30 cm et ayant des racines qui doivent notamment maintenir la

motte devront être récoltées. Elles seront par la suite plantées dans des trous d’une profondeur

d’environ 5 cm avec une densité de plantation de 9 plants par m2 ; il n’est pas utile de planter

plus densément car les jeunes roseaux doivent se développer eux-mêmes dans ce milieu hostile




pour atteindre la densité voulue avant d’alimenter à la charge nominale (Lienard et al., 2008).

La quantité totale de plants à placer dans chaque casier est de 135, soit un total de 270 plants à

acquérir.

2. Dimensionnement de l’ouvrage

2.1. Détermination de la surface du LSP

Le choix de la charge surfacique de dimensionnement s’est fait sur la base de la littérature et

des différents retours d’expérience qui globalement recommandent comme charge de

dimensionnement 50 kg MES/m2/an (EPNAC, 2011; Lienard, 1999; Lienard et al., 2008;

Nielsen, 2004). Ce chiffre correspond également à celui retenu par Steen Nielsen au Danemark,

qui est aujourd’hui considéré comme la personne ayant, au niveau mondial, la plus grande

expérience dans le domaine (Lienard et al., 2008). Ainsi, avec cette charge surfacique, une

concentration en MES de 1,422 Kg de MES/m3 et un volume de BV à traiter de 1044 m3/an, la

surface totale du LSP est de 30 m2. Cette surface est répartie en deux casiers qui auront chacun

15 m2. Le tableau n°XV ci-dessous résume les paramètres de dimensionnement.

Tableau XV : Récapitulatif du dimensionnement du lit de séchage planté

Paramètres Valeurs Unités Observations

Débit des boues Qb 1044 m3/an calculé

Charge surfacique de

MES (CMES) 50 Kg MES/m2/an choisie

Concentration en

MES (ConMES) 1,422 Kg MES/m3 Résultats d’analyse

Surface totale de lits 30 m2 ST = Qb*ConMES/ CMES

Nombre total de lits 2 lits choisie

Surface d’un lit (SL) 15 m2 SL = ST/2

Dimensions du LSP

La hauteur du LSP = hauteur du massif filtrant + revanche

La revanche recommandée dans les LSP est comprise entre 1,5 et 2 m. Ainsi, avec une hauteur

du massif de 60 cm et une revanche prise à 1,5 m, nous obtenons une hauteur du LSP de 2,10m.




Avec une surface par lit de 15 m2 et un rapport longueur (L)/largeur (l) pris de L/l=2, nous

obtenons les dimensions suivantes pour chaque lit (casier) dans le tableau ci-dessous.

Tableau XVI : Récapitulatif des dimensions de chaque lit

Dimensions Unités Valeurs

Longueur m 5,5

Largeur m 2,75

Hauteur m 2,10

La vue en perspective, la vue en plan et les coupes des lits figurent en annexe.

2.2. La densité des points d’alimentation

Le nombre de point d’alimentation est généralement de 1 point pour 50 m2 maximum lorsque

l’écoulement se fait sur un filtre planté à écoulement vertical (ARPE, 2015; Molle et al., 2013).

Notre surface totale étant inférieure à cette valeur, nous retiendrons 1 point d’alimentation pour

chaque casier. Des plaques déflectrices (dispositif anti-affouillement) seront déposées sur le

massif filtrant en dessous de chaque arrivée de boues de vidange pour une bonne répartition à

la surface des lits et pour éviter l’érosion du massif. Aussi, elles seront amovibles car il faut

pouvoir les rehausser en fonction de l’accumulation de boues ou les retirer lors du curage.

2.3. Les conduites de drainage et d’aération

Les conduites de drainage choisies seront de 100 mm de diamètre et en PVC type

assainissement. La densité de drains rapportée à la surface doit être supérieure à 0,25 m linéaire

de drain.m-2. Ainsi, avec une surface de 15 m2 dans chaque casier, la longueur totale de nos

drains ne doit donc pas être inférieure à 3,75 m par lit. En ayant une longueur de 5,5 m dans

chaque casier, nous décidons de prendre cette longueur additionnée à l’épaisseur des parois plus

une valeur approximative de 30 cm. Nous obtenons ainsi, une longueur majorée à 6 m de drains

par casier soit un total de 12 m pour cette filière. En ce qui concerne les conduites d’aération et

chapeaux de ventilation, elles sont placées à chaque extrémité de drains, soit 2 conduites

d’aération et 2 chapeaux de ventilations par lit. La longueur de chaque conduite est prise en

additionnant la hauteur du lit et une revanche prise au-dessus du lit de 20cm, ce qui donne une

longueur de conduite d’aération de 2,30m à chaque extrémité de drains.




2.4. Estimation prévisionnelle de la quantité et de la qualité du percolat issu du LSP

En se référant aux performances d’un LSP données plus haut dans la synthèse bibliographique,

nous pouvons donner une estimation prévisionnelle de la qualité du percolat à la sortie de notre

LSP. La quantité du percolat est sensiblement égale à 70% du volume de boues de vidange à

traiter (Dodane, 2013) soit un volume annuel de 730,8 m3.

Caractéristiques des BV

DCO = 1905mg/l ; MES = 1422mg/l ; CF = 22,6.106UFC/100ml ; OE =3830Œufs/litre.

Qualité prévisionnelle du percolat

DCO ≤ 381 mg/l ; MES ≤ 284.4 mg/l ; CF ≥ 2,26.106 UFC/ 100 ml ; OE ≤ 766Œufs/litre.

9. Estimation du coût de réalisation du lit de séchage planté et de son

exploitation

La construction du LSP pour le traitement des boues de vidange pour le site yaramoko

comprend :

La réalisation des lits en construction béton ;

La fourniture et la pose des drains ;

La fourniture et la pose des conduites d’aération ;

La fourniture et la pose du massif filtrant.

Les prix unitaires des travaux et acquisitions considérés sont similaires à ceux de la STBV de

Dogona à Bobo-Dioulasso (ONEA, 2012). Le tableau ci-dessous donne un récapitulatif des

coûts des travaux et acquisitions. Les prix sont exprimés en FCFA hors taxe, hors douane. Le

détail des calculs (quantités, coûts unitaires) est fourni en annexe.

Tableau XVII : Récapitulatif des coûts de réalisation des lits

Désignation Montant (FCFA)

Terrassement 500000

Lits en béton dosé à 350Kg/m3 4 140 000

Fourniture et pose des drains et des

conduites d’aération 187 000

Fourniture et pose du massif filtrant 138 450

Total (HT/HD) 4 965 450

Le coût de réalisation du LSP est estimé à 4 965 450 FCFA hors taxe, hors douane.




Consistance des travaux de réalisation du lit de séchage planté

Terrassement

Il regroupe l’abatage d'arbres et la libération des emprises du site, le désherbage et la mise en

forme de la plateforme du site, l’installation du chantier, l’ensemble des déblais et remblais.

Bétonnage

Pour un volume total en béton de 18 m3 dosé à 350 kg/m3, il faudra au minimum :

- 126 sacs de ciment de 50 Kg ;

- 9 m3 de sable sec ;

- 12,6 m3 de gravier ;

- 3,15 m3 d’eau.

Ferraillage

Avec des barres de fer de 10 mm et un espacement de 15 cm, il faudra 251 barres pour

l’ensemble de l’ouvrage.

Fourniture et pose du massif filtrant et des conduites

Les quantités et les coûts unitaires figurent en annexe.

Matériel pour l’exploitation

- 2 réglettes ;

- 1 échelle ;

- 2 paniers de dégrillage ;

- 2 plaques déflectrices ;

- 1 coupe-coupe de type taille haie ;

- 1 râteau ;

- 1 seau.

Budgétisation pour l’exploitation du LSP

Le budget annuel prévisionnel pour l’exploitation du LSP figure dans le tableau XVIII.




Tableau XVIII : Budget du suivi du LSP

Désignation Unités Quantités Prix unitaires (FCFA) Coût total (FCFA)

INVESTISSEMENT

Matériel ff 1 100000 100000

Total investissement 100000

COUT D’EXPLOITATION ANNUEL

Bouteilles

d’échantillonnage

d’1 litre

U 8 300 2400

Analyse au

laboratoire ff 1 200000 200000

Total exploitation 202400




CONCLUSION

L’étude que nous avons réalisée sur le site Yaramoko a pour but d’améliorer le fonctionnement

de la station d’épuration et de concevoir un lit de séchage planté pour traiter ses boues de

vidange. La collecte des données s’est faite par inspection des ouvrages et entretiens auprès du

personnel ainsi que la caractérisation des effluents et des boues de vidange au laboratoire.

De façon générale, il en ressort au sein de la station, un défaut d’entretien du panier de dégrillage

au prétraitement, un défaut d’aération dans le bioréacteur, une mauvaise décantation des

particules dans le clarificateur et un dosage insuffisant de chlore dans le réservoir de chloration.

Aussi, à l’exception des MES, les charges en matière organique et microbiologique de l’effluent

de la station ne respectent pas les normes de rejet du Burkina. Le rapport DCO/DBO5 des boues

de vidange indique des boues difficilement biodégradables. En effet des valeurs élevées de ce

rapport sont caractéristiques des boues de vidange qui néanmoins peuvent être traitées sur des

lits de séchage planté.

Des solutions techniques et économiques ont été proposées pour palier à ces insuffisances. Au

niveau de la station à lit fluidisé il s’agit de la réhabilitation du prétraitement, du renouvellement

des souffleurs, du rétablissement de la coagulation et de l’ajustement du dosage en chlore.

Quant au traitement des boues de vidange, la production annuelle de boues à traiter a été estimée

à 1044 m3 dont la concentration en MES obtenue est de 1,422 Kg de MES/m3. Ces deux valeurs

associées à la charge surfacique de dimensionnement de 50 Kg de MES/an/m2 ont donné une

surface totale du lit planté de 30m2 répartie en deux. Sa conception a tenu compte du

prétraitement des boues, des points d’alimentation, du massif filtrant, des drains et conduites

d’aération, du macrophyte à utiliser et de la procédure de plantation. Le coût de réalisation des

lits est estimé à 4 465 450 FCFA hors taxe, hors douane.

Cette étude contribuera à améliorer le traitement des eaux usées domestiques et des boues de

vidange sur le site tout en préservant l’environnement.




RECOMMANDATIONS

Au terme de notre étude nous recommandons :

Pour l’amélioration continue des performances de la station d’épuration

Après avoir renouvelé les souffleurs, une vérification de la tuyauterie de fourniture d’air

et l’inspection des diffuseurs d’air au sein du bioréacteur afin de déterminer si le défaut

d’aération provient également d’autres sources ;

Un diagnostic mensuel de l’exploitation, de la maintenance et des rendements

épuratoires de la STEP ;

L’élaboration et le renseignement régulier d’un cahier d’exploitation où seront

consignées les observations, les mesures, les opérations d’entretien, toutes actions

significatives pour un bon suivi de la STEP ;

Pour la réalisation du lit de séchage planté

Une étude topographique et géotechnique est nécessaire pour choisir le meilleur site

d’implantation de la filière ;

Un traitement supplémentaire du percolât à la sortie du LSP afin d’assurer la meilleure

protection du milieu naturel. Nous recommandons dans ce cas une étude

complémentaire pour évaluer la faisabilité du co-traitement du percolât et des eaux usées

domestiques dans la STEP existantes pour réduire les coûts ;

Une étude d’impact environnementale pour évaluer les impacts potentiels de l’ouvrage ;

Une étude des possibilités de valorisation des boues résiduelles et des macrophytes

issues des lits plantés lors des opérations de curages.




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ANNEXES

Annexe 1 : Guide d’entretien élaboré ...................................................................................... 76

Annexe 2 : Résultats des analyses des BV au laboratoire ........................................................ 77

Annexe 3 : Vue en perspective des deux casiers en construction béton .................................. 78

Annexe 4 : Vue en plan du lit de séchage planté ..................................................................... 79

Annexe 5 : Coupe AA du lit de séchage planté ........................................................................ 80

Annexe 6 : Coupe BB du lit de séchage planté ........................................................................ 81

Annexe 7 : Devis estimatif de réalisation du lit de séchage planté .......................................... 82

Annexe 8 : Détermination de la charge volumique .................................................................. 83




Annexe 1 : Guide d’entretien élaboré



Annexe 2 : Résultats des analyses des BV au laboratoire

Echantillons MES (mg/l) MVS (mg/l) DCO (mgO2/l) DBO5 (mgO2/l) NTK (mg/l) NH4+ (mg/l) PO43- (mg/l) CT (UFC/100ml) CF (UFC/100ml) OE (Œufs/L)

Gendarmerie 3590 1850 8150 360 513 105,7 136 15100000 7600000 720

AUMS 1 273 130 444 120 1785 46,9 38 10200000 4700000 2936

AUMS 2 443 200 535 140 2431 55,2 41,4 5200000 4000000 960

AUMS 3 347 160 396 80 2367 59 44,2 18700000 5800000 2000

AUMS 4 243 95 326 100 2393 54,4 64,6 15900000 4300000 1472

Usine 1 2240 725 1410 220 1788 103,2 88 15200000 10200000 12160

Usine 2 2820 970 2075 300 1749 113,5 80 350000000 122000000 6560

Moyenne 1422 590 1905 189 1861 77 70 61471429 22657143 3830



Annexe 3 : Vue en perspective des deux casiers en construction béton



Annexe 4 : Vue en plan du lit de séchage planté



Annexe 5 : Coupe AA du lit de séchage planté



Annexe 6 : Coupe BB du lit de séchage planté




Annexe 7 : Devis estimatif de réalisation du lit de séchage planté

N° des

prix Désignation des prestations Quantité

Prix

unitaire Prix total

Unité Totale FCFA FCFA

A Terrassements généraux ff 1 500000 500000

C Lits de séchage

C3 Béton armé dosé à 350 Kg/m3 m3 18 230000 4140000

C5

Fourniture et pose d'une couche de 5

cm d'épaisseur de sable criblé et lavé

(0,2 ≤ d10 ≤ 0,4 mm, 4 ≤ CU ≤ 5)

m3 1,5 3600 5400

C6

Fourniture et pose d'une couche de

40 cm d'épaisseur de gravier moyen

(Ø= 3/6 mm)

m3 12 7750 93000

C7

Fourniture et pose d'une couche de

15 cm d'épaisseur de gravier moyen

(Ø= 15/30 mm)

m3 4,5 8900 40050

C8

Fourniture et pose de conduite PVC

type assainissement (Ø= 100 mm)

pour drains et conduites d'aération

mL 22 8500 187000

Total 4965450




Annexe 8 : Détermination de la charge volumique

Traitement des eaux usées domestiques par lit fluidisé et ...

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