diagnostic des dysfonctionnements de la station

MEMOIRE POUR L‟OBTENTION DU

MASTER II EN INGENIERIE DE L’EAU ET DE L’ENVIRONNEMENT

OPTION : EAU ET ASSAINISSEMENT

Présenté et soutenu publiquement le 02 octobre 2018

Par TOURE AISSATA

Encadreurs :

Prof Yacouba KONATE, Maitre de Conférences CAMES, Responsable du Laboratoire

Eaux, Hydro-Systèmes et Agriculture, 2iE

Dr SYLLA Tidiane, Directeur de la Direction Médico-Social et du Développement

Durable de l‟Unité Agricole Intégré Sucrivoire de Borotou-Koro

Jury d‟évaluation du stage :

Président : Dr. Anderson H. ANDRIANISA

Membres et correcteurs : Dr. Seyram SOSSOU

Prof. Yacouba KONATE

Promotion 2016/2017

DIAGNOSTIC DES DYSFONCTIONNEMENTS DE LA STATION

D’EPURATION A BOUES ACTIVEES DE SUCRIVOIRE

BOROTOU-KORO (COTE D’IVOIRE)

ET PROPOSITION DE SOLUTIONS

Diagnostic des dysfonctionnements de la station d‟épuration à boues activées Sucrivoire

Borotou-Koro (Côte d‟Ivoire) et proposition de solutions

TOURE AISSATA M2 2016-2017 Page i

DEDICACE

Je dédie ce travail

A Dieu le père de toute création pour son amour infini

A mon père ASSOUMAN TOURE, pour ses conseils, son soutien sans faille,

pour tous les moyens mis à ma disposition pour ma réussite.

A ma mère N’ZI ADJOUA épouse TOURE, pour ses bénédictions et tout son

amour, et pour son soutien sans faille à ma personne.

A mon époux GUEU IBRAHIM, qui a toujours cru en moi, tu es mon âme sœur,

mon rocher.

A mon oncle KOUASSI JULIEN pour son soutien et sa disponibilité.

A mes frères et sœurs, merci pour vos encouragements et vos prières.



TOURE AISSATA M2 2016-2017 Page ii

REMERCIEMENTS

Mes remerciements et ma gratitude vont à l‟endroit de la Banque Mondiale pour le

financement de mes études de Master, ainsi qu‟aux professeurs et aux personnels

administratifs de la Fondation 2iE qui ont assuré ma formation durant ces deux années.

Au professeur Yacouba KONATE, merci de m‟avoir encadrée, merci pour votre disponibilité,

votre patience et de m‟éclairer tout au long de ce travail à travers vos recommandations et vos

conseils.

A Mr Franck EBA, Directeur de l‟Unité Agricole Intégrée Sucrivoire qui m‟a permis

d‟effectuer le stage dans son entreprise et pour sa disponibilité.

Je tiens à remercier particulièrement le Docteur SYLLA Tidiane, mon encadreur à Sucrivoire

qui par son accessibilité, ses conseils, ses remarques et sa vision a favorisé le bon déroulement

de mon travail. Qu‟il trouve en ces lignes l‟expression de ma profonde gratitude.

A Mr SIDIBE Sidiki, Responsable du département HSE, homme rigoureux, qui de près ou de

loin s‟est assuré, de mettre à ma disposition les moyens, d‟apporter des remarques et

orientations pour que mon stage se déroule bien.

A Mr KONE Karim, Responsable du département HSE, qui par son accessibilité, son

amabilité, ses conseils a favorisé un cadre propice au travail.

A Mr DOUMBIA Sam, technicien à la station d‟épuration des eaux usées urbaines.

A Mr BLE Jean-René, Chef service Laboratoire usine, qui m‟a ouvert les portes de son

laboratoire afin que je puisse effectuer mes analyses.

A Mr ABOUTOU Fréderic, Chef service analyses courantes, qui par son accessibilité, son

amabilité m‟a permise de me familiariser aux appareillages et a mis à ma disposition le

matériel et les réactifs nécessaires pour mon travail bien que parfois en rupture. Merci.

A Mr KONAN Kouadio René, le responsable du traitement des eaux qui m‟a été d‟une aide

précieuse pour réaliser mes analyses.

A Mr YEO Zana, Mr Thierno Abdoulaye DIALLO et Mme Fadiga Adama DIALLO, Agents

HSE. Merci pour votre disponibilité votre aide et vos encouragements

A Mr KPANGNI Bertrand, Agent HSE, qui m‟a été d‟une aide précieuse dans la rédaction de

mon rapport tant par ses remarques que par ses conseils. Merci

A Mr YOH Robert, Agent HSE pour sa disponibilité et son accessibilité. Merci pour tout.

A Mlle Kouadio Anna Carrelle, stagiaire HSE, Merci. A tous ceux qui de loin ont de près

m‟ont apporté leur aide pour ce mémoire. Merci.



TOURE AISSATA M2 2016-2017 Page iii

RESUME

Les stations d‟épuration, notamment celles utilisant les procédés à boues activées peuvent être

sujettes à des défaillances qui limitent la fiabilité des performances épuratoires. Ceci est le cas

de la station d‟épuration à boues activées de Sucrivoire de Borotou-Koro, objet de notre

étude. dont l‟objectif est de contribuer à améliorer les performances épuratoires à partir du

diagnostic de la station. Pour ce faire, nous avons diagnostiqué le fonctionnement des

différentes étapes du traitement et déterminé les paramètres caractéristiques des eaux usées en

comparaison avec les normes ivoiriennes de niveau d‟épuration et de qualité des rejets d‟eaux

usées traitées. Le diagnostic a révélé que plusieurs équipements intervenants dans la collecte,

l‟évacuation et le traitement des eaux usées étaient en panne. L‟analyse de l‟effluent épuré a

révélé que les normes de rejet des flux journaliers à la sortie de la station en terme de MES et

de la DBO5 ne sont pas respectés. Aussi, les rendements épuratoires de la DBO5, la DCO, et

les MES respectivement de 51%,50% et 67% sont inférieurs à la norme ivoirienne sur le

rendement minimum d‟épuration. Pour améliorer ces performances, les appareils et moteurs

défectueux de la station d‟épuration ont été réparés et le temps de fonctionnement des turbines

d‟aération a été réduit de 15 minutes. Fort de ces réparations et réajustements, la

consommation énergétique annuelle de la station qui s‟élevait à 164048 kWh pour un coût de

9.110.669 FCA, est passée à 144626 kWh pour un montant de 8.031.131 FCA.

La caractérisation des effluents après la réhabilitation montre que, les rendements épuratoires

de la DBO5, la DCO et des MES sont passés respectivement à 91%,91% et 94% et leurs

concentrations résiduelles dans les effluents de sortie respecte la norme ivoirienne de rejets

d‟eaux usées traitées.

Mots clés : Eaux Usées, Station d‟Epuration, Boues activées, Diagnostic, Rendement

Epuratoire



TOURE AISSATA M2 2016-2017 Page iv

ABSTRACT

Treatment plants, especially those using activated sludge processes may be subject to failures

that limit the reliability of their removal efficiencies. This is the case of the activated sludge

treatment plant of Sucrivoire in the city of Borotou-Koro, subject of our study.of which the

objective was to improve the removal efficiencies in order to optimize the activated sludge

treatment plant. To do this, an overview has been made to monitor the operation of the

treatment plant and to perform physical and chemical analysis of the wastewater. The

diagnostic showed that several equipments involved in the collection and the treatment of the

wastewater have broken down. The analysis of the samples reveals that the residual

concentration of the parameters of Suspended Solids (SS) and Chemical Oxygen Demand

(COD) are not conform regarding the Ivory Coast standard for treated wastewater at the outlet

of treatment plant.. The removal efficiencies in BOD, COD, and SS respectively of 51%, 50%

and 67% are lower than the Ivorian standard recommended on the minimum treatment

efficiency. To improve this performance, the defective units and motors have been repaired

and the operating time of the ventilation turbine has been reduced of 15 minutes. The annual

energy consumption of the treatment plant was 164,048 kWh for a cost of 9,110,669 F CFA.

And it has been reduced to 144626 kWh for an amount of 8 031 131 F CFA. This reduction

didn‟t have no impact on the removal efficiencies of the treatment plant. The characterization

of wastewater after repairing the defective motors units showed that the removals efficiencies

of BOD, COD, and SS have increased to 91%,91% et 94% and their residual concentration at

the outlet effluent respect the Ivorian Law for treated wastewater.

Key Words: Wastewater, Treatment plant, Activated sludge, Diagnostic, Removal efficiency.



TOURE AISSATA M2 2016-2017 Page v

LISTE DES ABREVIATIONS

2iE : Institut International d‟Ingénierie de l‟eau et de l‟environnement

Cba : Concentration en Matières en Suspension du bassin d‟aération

Cbr :Concentration en Matières En Suspension des boues recirculées

CFA : Colonie Française d‟Afrique

Clb : Concentration moyenne du lit de boue

DBO5 : Demande Biochimique en Oxygène pendant 5 jours.

DCO : Demande Chimique en Oxygène

IB : Indice de Boues

MES : Matières En Suspension

MVS : Matières Volatiles en Suspension

NO3 -

: Nitrates

NTK : Azote Total Kjeldahl

pH : Potentiel Hydrogène

PO43-

: Orthophosphates

Pt : Phosphore Total

Qo : Débit à l‟entrée de la station

Qr : Débit recirculé

STEP : Station d‟Epuration

Tr : Taux de recirculation

UAI : Unité Agricole Intégré

VD30 : Volume décanté en 30 minutes



TOURE AISSATA M2 2016-2017 Page vi

TABLE DES MATIERES

REMERCIEMENTS ii

RESUME iii

ABSTRACT iv

LISTE DES ABREVIATIONS v

TABLE DES MATIERES vi

LISTE DES FIGURES xi

INTRODUCTION 1

SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE - 3 -

1. Objectif du traitement biologique des eaux usées - 3 -

2. La biodégradabilité - 3 -

3. Les procédés biologiques de traitement des eaux usées - 3 -

4. Influence des conditions du milieu sur les phénomènes biologiques - 4 -

4.1. Effet de la température - 4 -

4.2. Effet du pH - 4 -

4.3. Effet de l‟oxygène dissous - 4 -

4.4. Effet de la charge organique - 4 -

4.5. Effet des produits toxiques - 5 -

4.6. Effet de la salinité - 5 -

5. Les traitements biologiques à boues activées - 5 -

5.1. Avantages - 6 -

5.2. Inconvénients - 6 -

6. Différents types de systèmes à boues activées - 7 -

6.1. Procédé conventionnel - 7 -

6.2. Boues activées à contact stabilisation - 7 -

6.3. Boues activées à alimentation étagée - 8 -

6.4. Boues activées à mélange intégral - 8 -

7. Dysfonctionnements dans les stations d‟épuration à boues activées - 9 -

7.1. Dysfonctionnements dûs au dimensionnement et au choix de la filière de traitement - 9 -

7.2. Dysfonctionnements dûs au manque d‟entretien de maintenance - 9 -

7.3. Dysfonctionnements biologiques observés sur les stations d‟épuration à boues activées - 10 -

7.3.1. Le foisonnement - 10 -

7.3.2. Les mousses biologiques - 11 -

7.3.3. Mousse blanche - 11 -



TOURE AISSATA M2 2016-2017 Page vii

7.3.4. Dénitrification avec remontée des boues - 12 -

7.3.5. Fermentation des boues - 12 -

7.3.6. Débordement de lit de boue - 13 -

8. Réglementation sur les Eaux Résiduaires Urbaine en Côte d‟Ivoire - 13 -

DEUXIEME PARTIE : MATERIEL ET METHODES - 16 -

1. Présentation du site d‟étude - 16 -

1.1 Situation géographique - 16 -

1.2. Présentation de la station d‟épuration - 17 -

2. Méthodologie de l‟étude - 18 -

2.1. Diagnostic de la station d‟épuration - 18 -

2.2. Caractérisation des eaux usées - 18 -

2.3. Paramètres de fonctionnement de la Step - 20 -

2.3.1. Charge massique - 20 -

2.3.2 Charge volumique - 21 -

2.3.3. Le temps de séjour - 21 -

2.3.4. Les Matières en suspension dans le bassin d‟aération - 22 -

2.3.5. Age des boues - 22 -

2.3.6. L‟indice de boue - 22 -

TROISIEME PARTIE : RESULTATS ET DISCUSSION - 23 -

1. Diagnostic de la station d‟épuration à boues activées et identification des dysfonctionnements -

23 -

1.1. Réseau d‟évacuation des eaux usées - 23 -

1.2. La station de relevage - 23 -

1.3. Diagnostic des différentes étapes de traitement de la station d‟épuration - 24 -

1.3.1. Prétraitements - 24 -

1.3.2. Le bassin d‟aération - 26 -

1.3.3. Le Clarificateur - 32 -

1.3.4. Silos à boues - 34 -

1.3.5. Les lits de séchage - 34 -

Les boues issues du traitement à boues activées - 35 -

2. Caractérisation et évaluation des performances d‟épuration de la Step - 36 -

2.1 .Caractérisation des eaux usées brutes et des effluents traités - 36 -

2.2. Evaluation des performances d‟épuration de la station à boues activées Sucrivoire - 38 -

3. Détermination des paramètres de fonctionnement de la Step - 40 -



TOURE AISSATA M2 2016-2017 Page viii

4. Proposition de solutions et réévaluation de l‟amélioration des performances de la station

d‟épuration après la mise en œuvre des solutions - 43 -

4.1. Au niveau de la station de relevage - 43 -

4.2. Au niveau du réseau de collecte des eaux usées - 43 -

4.3. Au niveau de la station d‟épuration - 43 -

4.4. Optimisation de la consommation énergétique - 45 -

4.4.1. Bilan énergétique des appareils de la station d‟épuration - 46 -

4.4.2. Consommation énergétique du bassin d‟aération après réduction du temps de

fonctionnement - 50 -

5. Caractérisation des performances épuratoires après réhabilitation de la Step - 52 -

5.1. Caractérisation des paramètres des paramètres de pollution des eaux usées brutes et des

effluents traités après réhabilitation sont données dans le tableau 14 - 52 -

5.2. Les Performances épuratoires des paramètres de pollution après la mise en œuvre des

solutions proposées - 53 -

Conclusion partielle - 54 -

CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS - 55 -



TOURE AISSATA M2 2016-2017 Page ix

ANNEXES IV

Annexe 1 : Protocole d‟analyse MES IV

Annexe 2 : Protocole d‟analyse du pH V

Annexe 3 : Protocole d‟analyse Conductivimètre V

Annexe 4 : Protocole d‟analyse DCO VI

Annexe 5 : Protocole de détermination du volume décanté en 30 minutes VIII

Annexe 6: Caractéristiques physico-chimiques à l'entrée et à la sortie de la Step Sucrivoire de

février à Juin 2017 IX

Annexe 7: Caractérisation des eaux à l'entrée et à la sortie de la Step de Février à Juin X

2017 X

Annexe 8:Temps de séjour des boues de Février à juin 2017 XI

Annexe 9: Indice de boues de février à Juin 2017 XI

Annexe 10: Caractéristiques des silos à boues XII

Annexe 11: Nombre de sacs collectés sur 5 mois XII

Annexe 12: Charge massique et charge volumique de février à Juin 2017 XIII

Annexe 13: Age des boues et quantité de boues extraits du système de février à Juin 2017 XIV

Annexe 14: Rendement épuratoire de la DCO, des MES, de la DBO5, du Nitrate, de l'azote Total et

du Phosphore Total XV

Annexe 15: Paramètres physico-chimiques de la Step de Février à Avril 2018 XVI

Annexe 16: Paramètres physico-chimiques de Février à Avril 2018 XVII

Annexe 17: Extrait de l‟ARRETE N° 01164 du 04 Novembre 2008 portant réglementation des rejets

et émissions des installations classées pour la protection de l‟environnement XVIII

Annexe 18: Point de prélèvement à l'entrée et à la sortie de la station XIX

Annexe 19 : Planning d‟entretien de la station XX



TOURE AISSATA M2 2016-2017 Page x

LISTE DES TABLEAUX

Tableau I: Norme des rejets en fonction des pays ............................................................... - 14 -

Tableau II: Méthodes d'analyse des paramètres de pollution .............................................. - 20 -

Tableau III: Caractéristiques du bassin d'aération ............................................................... - 27 -

Tableau IV: Caractéristiques du clarificateur ...................................................................... - 33 -

Tableau V: Paramètre de pollution des eaux brutes de la Station d'épuration .................... - 37 -

Tableau VI: Paramètre physico-chimiques des eaux traitées .............................................. - 37 -

Tableau VII: Paramètres de fonctionnement de la station d'épuration ................................ - 41 -

Tableau VIII: Plaque signalétique du moteur du Clarificateur ........................................... - 46 -

Tableau IX: Plaque signalétique du moteur d'une turbine d'aération .................................. - 47 -

Tableau X: Plaque signalétique Pompe recirculation et Pompe remplissage silo à boues.. - 48 -

Tableau XI: Energie consommée par les différents moteurs de la step en 24 h et en une année -

49 -

Tableau XII: Energie Annuelle consommée par le bassin d‟aération en fonction du temps de

fonctionnement du bassin d'aération ................................................................................... - 50 -

Tableau XIII : Cout de la consommation énergétique de la Step en fonction du temps de

fonctionnement. ................................................................................................................... - 51 -

Tableau XIV: Paramètres physico-chimiques de Février à Avril 2018 .............................. - 52 -



TOURE AISSATA M2 2016-2017 Page xi

LISTE DES FIGURES

Figure 1: Procédé conventionnel à boues activées ................................................................. - 7 -

Figure 2: Boues activées à contact de stabilisation ................................................................ - 7 -

Figure 3: Boue activée à alimentation étagée ......................................................................... - 8 -

Figure 4: Boue activée à mélange intégral ............................................................................. - 8 -

Figure 5: Localisation de la zone d'étude ............................................................................. - 16 -

Figure 6: Schéma technique de la Step à boues activées Sucrivoire (Sucrivoire, 2015) ..... - 17 -

Figure 7: Points de prélèvement des échantillons ................................................................ - 19 -

Figure 8: Regard ouvert ........................................................................................................ - 23 -

Figure 9: Regard de la pompe de relevage ........................................................................... - 24 -

Figure 10 : Dégrilleur ........................................................................................................... - 25 -

Figure 11: Dessableur (1), Déshuileur (2) ............................................................................ - 26 -

Figure 12 : Bassin d'aération en marche ............................................................................... - 27 -

Figure 13: Bassin d'aération : Il y a 3 turbines en marche sur 4, la flèche rouge indique la

turbine en panne ................................................................................................................... - 29 -

Figure 14 : Concentration en Matière en Suspension du Bassin d'aération du 02/02/17 au

06/02/2017 ............................................................................................................................ - 30 -

Figure 15: Taux de recirculation de Février à Mai 2017 ...................................................... - 31 -

Figure 16: Indice de Boues de Février à Mai 2017 .............................................................. - 31 -

Figure 17: Le clarificateur .................................................................................................... - 32 -

Figure 18 : Remontée de boue sur le clarificateur ............................................................... - 33 -

Figure 19 : Silos à boues ...................................................................................................... - 34 -

Figure 20 : Lits de séchage des boues épaissies ................................................................... - 35 -

Figure 21: Les boues en sac ................................................................................................. - 36 -

Figure 22 : Rendement épuratoire de la station de février à Juin 2017 ................................ - 38 -

Figure 23: Rendement d'épuration de l'Azote total, du Phosphore Total et du Nitrate de ... - 39 -

Figure 24: Temps de séjour des boues au niveau du clarificateur ....................................... - 42 -

Figure 25 : Concentration en MES du bassin d'aération après le dépannage de la 4ème turbine-

44 -

Figure 26: Temps de séjour de mai à Août 2017 ................................................................. - 45 -

Figure 27 : Rendement des paramètres de pollution avant et après la réhabilitation ........... - 53 -



TOURE AISSATA M2 2016-2017 Page 1

INTRODUCTION

Dans les pays en voie de développement, environ 90% des eaux usées domestiques et

industrielles sont rejetées sans traitement dans la nature et pouvant entrainer des risques

sanitaires (diarrhées, choléra, etc.) et environnementaux (pollution de la ressource ou encore

destruction de la biodiversité) (Gabert et al., 2017). Au regard de ces différents problèmes, le

traitement des eaux usées avant leur rejet dans la nature s‟avère être d‟une importance

capitale. Selon le Centre Inter Etat d‟Etudes Hydrauliques (Cieh, 1984), les premières stations

d‟épuration ont été implantées en Afrique de l‟Ouest et du Centre à partir des années 1970.

Pour réaliser ces programmes, il a souvent été fait appel à des concepteurs européens qui ont

implanté ces stations suivant des normes directement importées de leur territoire sans prendre

en compte véritablement les réalités socio-économiques des pays africains. L‟adaptation de

ces techniques au contexte africain n‟a pas toujours été une réussite. Selon une enquête

réalisée par le CIEH en 1993, 108 sur les 155 stations d'épuration à boues activées recensées

se trouvaient en Côte d‟Ivoire. Aussi, moins de 5% de ces stations étaient en activité pour

causes de dysfonctionnements (Cieh, 1993). Aujourd‟hui la quasi-totalité sont soit à l'arrêt ou

en mauvais état de fonctionnement.

Plusieurs types de dysfonctionnements peuvent apparaître sur une station d‟épuration à boues

activées. C‟est le cas notamment des problèmes biologiques qui vont souvent de pair avec les

difficultés de décantation, point faible des stations à boues activées (Souha and Sekrane,

2017).

La Sucrivoire, société agro-industrielle spécialisée dans la production de canne à sucre, située

à 800 km de la capitale ivoirienne et disposant d‟une station d‟épuration à boues activées pour

le traitement des eaux usées de sa cité résidentielle, n‟échappe pas à ces problèmes courants

de dysfonctionnements entrainant une détérioration des performances et de la qualité des

rejets. Cependant, depuis 2015, la Sucrivoire a mis en place une politique environnementale

dans laquelle la société s‟engage entre autres à traiter ses effluents liquides (domestiques et

industriels) avant leur rejet dans la nature selon la norme ivoirienne. Dans l‟optique

d‟améliorer l‟efficacité du fonctionnement de cette station d‟épuration, nous avons été

recrutée comme stagiaire sur la station d‟épuration de Sucrivoire. C‟est donc pour répondre à

un besoin exprimé que ce présent mémoire dont le thème est « Diagnostic des

dysfonctionnements de la station d‟épuration à boues activées de Sucrivoire Borotou-Koro

(Côte d‟Ivoire) et proposition de solutions » a été initié.



TOURE AISSATA M2 2016-2017 Page 2

L‟objectif global de cette étude est d‟évaluer la gestion actuelle et contribuer au bon

fonctionnement de la station d‟épuration à boues activées de Sucrivoire. Les objectifs

spécifiques assignés à cette étude sont :

- Faire un diagnostic de la Step dans le but d‟identifier les dysfonctionnements

rencontrés.

- Proposer des solutions pour améliorer le fonctionnement de la Station d‟épuration à

boues activées

- Caractériser les eaux usées après la réhabilitation de la station et évaluer ses

performances épuratoires.

Le présent rapport comprend outre l‟introduction, quatre parties principales à savoir, une

première partie consacrée à la synthèse bibliographique dans laquelle nous énumérons les

différents types de dysfonctionnements rencontrés sur les stations d‟épuration à boues

activées, une deuxième partie qui portera sur les différents matériels et méthodes utilisés pour

atteindre nos objectifs, une troisième partie qui présentera les résultats et discussion et enfin

une quatrième partie pour la conclusion et les recommandations.



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page - 3 -

SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE

1. Objectif du traitement biologique des eaux usées

Les traitements biologiques des eaux usées visent généralement à réduire la teneur en matières

organiques des eaux usées par la dégradation biologique à l‟aide de microorganismes. Ce

processus existe spontanément dans les milieux naturels tels que les eaux superficielles

suffisamment aérées. Les organismes intervenant dans le traitement biologique des eaux usées

sont pour la plupart les bactéries, les champignons, les algues, les protozoaires etc…

(Boumediene, 2013).

Dans leur configuration de base, ils visent l‟élimination des composés carbonés présents sous

forme soluble tel que les sucres, les graisses et les protéines, etc., pour lesquels les solutions

par voie physico-chimiques sont souvent peu efficaces, coûteuses ou difficile à mettre en

œuvre.

2. La biodégradabilité

Le rapport DCO/DBO5 renseigne sur la biodégradabilité de la matière organique. Il est très

variable mais permet d‟adapter le traitement de l‟eau par voie biologique (lagunage, boues

activées, lit bactérien…). (Akpo, 2006). L‟appréciation de la biodégradabilité est très souvent

faite par le rapport DCO/DBO5.

Ainsi, pour les eaux résiduaires ayant un rapport :

DCO/DBO5 < 2 : l‟effluent est considéré être facilement biodégradable

2 <DCO/DBO5 < 3 : l‟effluent est biodégradable avec des souches sélectionnées

DCO/DBO5 > 3 : l‟effluent n‟est pas biodégradable (Hatem, 2008).

Lorsque le rapport DCO/DBO5 est très grand, il traduit la présence en grande quantité dans

l‟eau d‟éléments chimiques non biodégradables. La valeur de ce rapport détermine le choix de

la filière à mettre en place. Le traitement biologique est mis en place si l‟effluent est

biodégradable. Dans le cas contraire, un traitement physico-chimique est préconisé.

3. Les procédés biologiques de traitement des eaux usées

Parmi les procédés biologiques courant de traitement des eaux usées, on distingue les

procédés à culture libre (boues activées, lagunage, …) et les procédés à culture fixe qui sont

entre autres : les lits bactériens, Biodisque, biofiltres … (Berlan et al., 2010). Les méthodes de




traitements sont en constante évolution afin de répondre de manière spécifique au contexte

dans lequel les stations de traitement s‟insèrent (Moulin et al., 2013).

4. Influence des conditions du milieu sur les phénomènes biologiques

4.1. Effet de la température

La température est un paramètre important à déterminer dans le traitement des eaux usées. Il

joue un rôle important dans la solubilité des sels et surtout des gaz. Les systèmes à boues

activées opèrent normalement sous une température de 5 à 35 °C (Benelmouaz, 2015). Les

processus épuratoires se réalisant en anaérobie sont plus fortement influencés par les

variations de température que les processus se réalisant en aérobie. La température influence

également les filières de traitement incluant les processus de nitrification. Au-dessus de 30°C,

l‟activité nitrifiante chute rapidement (Gaid, 1993).

4.2. Effet du pH

En général, le pH des eaux usées domestiques est compris entre 7,5 et 8,5. Il joue un rôle

capital dans la croissance des micro-organismes épurateurs qui ont un pH optimum variant

entre 6,5 et 8 (Hatem, 2008). Les valeurs inférieures à 5 ou supérieures à 9 affectent la

viabilité et la croissance des micro-organismes. Les substances qui modifient le pH peuvent

rendre inefficace le traitement des eaux usées (Radoux, 1995) .

4.3. Effet de l’oxygène dissous

L‟oxygène dissous est un composé essentiel de l‟eau car il favorise la vie de la faune et il

conditionne les réactions biologiques qui ont lieu dans les écosystèmes aquatiques. La

solubilité de l‟oxygène dans l‟eau dépend de différents facteurs, dont la température, la

pression et la force ionique du milieu (Souha and Sekrane, 2017).

La concentration en oxygène dissous est exprimée en mg O2 /L. En exploitation des stations

biologiques d‟épuration, une eau traitée limpide (Secchi supérieur à 0,8 m), de bon

rendements en DBO5, une odeur saine des boues, sont les gages d‟une bonne oxygénation

(Cardot, 2001)

4.4. Effet de la charge organique

La charge organique représente la quantité de pollution mesurée en DBO5 arrivant par jour sur

l‟installation de traitement des eaux usées, ramenée soit au volume du bassin d‟aération

(charge volumique Cv), soit à la quantité de biomasse en MVS (Charge massique Cm)

(Cardot, 2001). La charge volumique traduit le rapport entre la masse journalière de substrat




biodégradable apportée par l‟effluent brut et le volume du bassin épurateur. La charge

massique représente le flux de DBO5 entrant rapporté à la biomasse présente dans le bassin

d‟aération. Les valeurs de ces deux paramètres définissent le type de charge des stations à

boues activées. Une installation présentant un faible volume de bassin et recevant beaucoup

de pollution est une station à forte charge. Elle est à faible charge dans le cas contraire.

L‟augmentation de la charge massique cause des déficiences en oxygène dans le bassin et

affecte la nitrification. Ainsi, plus la charge massique est élevée, moins le niveau de

traitement sera élevé et plus l‟eau interstitielle contiendra des bactéries dispersées (l‟eau de

sortie turbide) (Khechiba and Mahi, 2016).

4.5. Effet des produits toxiques

Comme tous les organismes vivants, les bactéries sont, sensibles à la présence de certaines

substances dites toxiques ou bactériostatiques. Au-delà d‟une dose spécifique, ces substances

inhibent le développement bactérien et réduisent l‟efficacité du traitement basé sur leur

métabolisme. Des exemples de composés toxiques des eaux usées pour le traitement

biologique sont les cyanures, les métaux lourds et le chrome hexavalent (Bioma, 2006)

4.6. Effet de la salinité

La présence de fortes concentrations de sel dans le réseau modifie rapidement la pression

osmotique dans les bactéries entrainant une destruction des cellules par plasmolyse (FNDAE,

1992). A titre d‟exemple, une brusque variation de salinité (passage brutal de 1 à 3g de Cl /L

en une journée) peut entrainer une défloculation partielle de la boue. Au-delà de 4g/L de Na

Cl, la nitrification peut être touchée (Khechiba and Mahi, 2016).

5. Les traitements biologiques à boues activées

Les boues activées constituent la référence des traitements biologiques aérobies en cultures

libres (Alexandre et al., 1997) .On appelle boue activée, un amas biologique (floc) formé, au

cours du traitement d‟une eau résiduaire, par la croissance de bactéries et d‟autres micro-

organismes en présence d‟oxygène dissous et par les diverses matières en suspension (Canler

et al., 2004).

Le procédé “boues activées” consiste à mélanger et à agiter des eaux usées brutes avec des

boues activées liquides, bactériologiquement très actives. La dégradation aérobie de la

pollution s'effectue par mélange intime des microorganismes épurateurs et de l'effluent à

traiter. Ensuite, les phases “eaux épurées” et “boues épuratrices” sont séparées (Berlan et al.,

2010). La boue décantée est recirculée afin de permettre le réensemencement du bassin




d'aération. Périodiquement, les boues en excès sont extraites pour rejoindre le système de

traitement des boues (Sarr, 2005) Ce système reste incontestablement le plus performant au

plan du rendement épuratoire évalué en MES, DCO, DBO5. Le bon fonctionnement des

installations nécessite une charge régulière, un effluent dépourvu de produits chimiques

inhibiteurs, une surveillance suivie.... Une station à boues activées est généralement construite

sur une surface réduite au niveau de laquelle les phénomènes de transformation et de

destruction des matières organiques que l'on peut observer dans le milieu naturel sont

intensifiés (Berlan et al., 2010).Ces installations coûteuses et délicates doivent être réservées

aux centres importants (Cieh, 1984).

Toute défaillance dans l‟exploitation des ouvrages augmente les risques de

dysfonctionnements et, par conséquent, diminue les potentialités de la station. Les exemples

dans ce domaine sont nombreux, mais il convient simplement de rappeler que pour la

conduite d‟une station d‟épuration, un personnel bien informé assurant un suivi régulier reste

le meilleur garant de la qualité du traitement (Canler et al., 2011).

5.1. Avantages

Les stations d‟épuration à boues activées sont adaptées pour toute taille de collectivité (sauf

les très petites). Elles favorisent une bonne élimination de l'ensemble des paramètres de

pollution (MES, DCO, DBO5, N par nitrification et dénitrification) (Cardot, 2010). Aussi,

elles sont adaptées pour la protection de milieux récepteurs sensibles avec une facilité de mise

en œuvre d'une déphosphatation simultanée. Les boues sont quant à elles légèrement

stabilisées.

5.2. Inconvénients

Les stations d‟épuration à boues activées n‟ont pas que des avantages, elles présentent

également plusieurs inconvénients. Notamment un coût d'investissement assez important

allant de pair avec une consommation énergétique importante (Muller et al., 1996). Pour

fonctionner correctement, il y a nécessité d‟un personnel qualifié et d'une surveillance

régulière. Aussi, elle présente une sensibilité aux surcharges hydrauliques ; décantabilité des

boues pas toujours aisée à maîtriser (Berlan et al., 2010) et une forte production de boues

nécessitant une gestion contraignante et parfois problématique si elle n‟est pas bien assurée.

Sa capacité de réduction des agents pathogènes est très faible (Hakima, 2011) .




6. Différents types de systèmes à boues activées

Le bassin d‟aération est l‟élément clé d‟une station de traitement des eaux à boues activées.

Au sein de cet ouvrage, doivent être assurées la couverture des besoins en oxygène liés à la

dégradation bactérienne aérobie et la maîtrise de la nitrification et de la dénitrification

Il existe différents types de stations à boues activées qui se différencient en fonction de la

configuration du bassin d‟aération.

6.1. Procédé conventionnel

C‟est le procédé conventionnel car c‟est le procédé le plus couramment utilisé (Figure 1)

comprenant une succession classique d‟ouvrages de prétraitement, suivis d‟un bassin

d‟aération et d‟un clarificateur.

Figure 1: Procédé conventionnel à boues activées

6.2. Boues activées à contact stabilisation

Dans ce type de système la boue recirculée est ré-aérée ce qui permet la dégradation de la

pollution adsorbée lors de la phase de contact. Ce concept permet de limiter l‟apparition des

filaments (Cardot, 2010) (Figure 2) .

Figure 2: Boues activées à contact de stabilisation

Effluent

Prétraitement Clarificateur

Rejet

Bassin d‟aération

Recirculation

Effluent


Rejet


Bassin de

stabilisation Recirculation des boues




6.3. Boues activées à alimentation étagée

Dans ce cas, on a une introduction de l‟eau prétraitée en différents points du bassin. Les

variations qualitatives de l‟eau brute sont atténuées, et la répartition de la biomasse est

uniforme (Figure 3).

Figure 3: Boue activée à alimentation étagée

6.4. Boues activées à mélange intégral

Figure 4: Boue activée à mélange intégral

Dans cette configuration (figure 4), le bassin d‟aération est homogène en tout point pour les

différents paramètres. Les teneurs biomasse, en O2 dissous et en pollution présentent une

équirépartition spatiale. La floculation des boues est bonne mais le développement des

filaments est limité.

Effluent


Rejet


Recirculation

Effluent


Rejet


Recirculation des boues




7. Dysfonctionnements dans les stations d’épuration à boues activées

Plusieurs systèmes d'épuration collectifs des eaux usées ont déjà été testés ou sont en cours

d'expérimentation en Afrique de l'Ouest et du Centre. Un recensement effectué en 1993 par le

CIEH a montré que les techniques d'épuration par boues activées représentaient 75 % des 155

stations d'épuration recensées et que la quasi-totalité était soit à l'arrêt, ou en mauvais état de

fonctionnement (Cieh, 1984). L'implantation des systèmes à boues activées s'est soldée par un

échec, car ils offrent très peu de flexibilité dans l'exploitation et ne peuvent pas être

facilement adaptés aux contextes des pays africains (Kone, 2002). Cet échec est dû aux

dysfonctionnements récurrents observés sur les stations à boues activées.

Par dysfonctionnement, on entend 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) (Sesa, 2010).

Les dysfonctionnements rencontrés sur les stations d‟épuration à boues activées sont

multiples et ont plusieurs origines.

7.1. Dysfonctionnements dûs au dimensionnement et au choix de la filière de traitement

Ces types de dysfonctionnement sont constatés lorsque le calcul de la capacité des ouvrages

est fait de façon arbitraire et ne repose sur aucune réalité. Il s‟en suit des stations sous-

dimensionnées ou surdimensionnées (Cieh, 1993). Les premières stations d‟épuration à boues

activées en Afrique ont été réalisées à partir de ratios qui n‟ont pas été définis à l‟aide d‟étude

complète tenant compte des réalités socio-économiques locales. Cela se voit sur la station de

Camberene à Dakar dont le projet cite la capacité d‟un million équivalent par habitants sur la

base de 60 grammes de DBO5. Dans bien des cas, le surdimensionnement coûte cher et rend

les ouvrages peu efficaces.

7.2. Dysfonctionnements dûs au manque d’entretien de maintenance

Il s‟agit d‟un point faible le plus criant du système. Selon un rapport de l‟étude du CIEH en

1993 effectué sur les stations d‟épuration en Afrique, l‟entretien est insuffisant et inexistant

sur la plupart des stations étudiées. Aucune des stations ne disposaient de pièces de rechange.

De nombreux arrêts de stations sont dus à cette carence. Aussi, la maintenance lorsqu‟elle a

lieu se fait longtemps après que la panne se soit déclarée Cette situation entraine le mauvais

fonctionnement des ouvrages de traitement et la baisse des performances épuratoires(Hakima,

2011). En général, le personnel affecté sur les stations d‟épurations à boues activées en




Afrique est bien souvent insuffisant en nombre, peu ou pas qualifié d‟où le mauvais entretien

et suivi de la station.

7.3. Dysfonctionnements biologiques observés sur les stations d’épuration à boues

activées

Les procédés mis en œuvre dans les stations d‟épuration à boues activées sont des techniques

où le processus de traitement se déroule par croissance biologique en suspension dans lequel

les substances organiques sont utilisées comme substrat par les microorganismes (Pnue,

2011).

Les problèmes biologiques, encore fréquents, limitent la fiabilité des stations d'épuration à

boues activées. Complexes dans leur compréhension, leur maîtrise est parfois délicate pour les

opérateurs chargés d'assurer le bon fonctionnement des installations (Duchène, 1994).

Pourtant, le développement de microorganismes est une condition nécessaire au bon

fonctionnement d'une station d'épuration à boues activées. Les caractéristiques de la biomasse

épuratrice influent directement sur la structure des flocs, leur densité et donc en définitive sur

l'aptitude des boues à la décantation. L‟efficacité et la fiabilité de l‟épuration restent

étroitement dépendantes du bon déroulement de la phase de décantation, celle-ci constituant,

en effet, le dernier maillon de la chaîne de traitement avant rejet au milieu naturel (Canler et

al., 2011).

En conséquence, les problèmes de dysfonctionnement liés aux difficultés d'ordre biologique

riment le plus souvent avec difficultés de décantation. Parmi les principaux

dysfonctionnements biologiques observés sur les stations d'épuration à boues activées, on

distingue :

7.3.1. Le foisonnement

Les systèmes à boues activées sont par moment confrontés à une « pathologie

fonctionnelle »appelée le foisonnement (ou bulking en anglais) par laquelle les flocons de

boues prennent des dimensions anormalement élevées, une densité très faible, et cessent de

sédimenter correctement dans le décanteur secondaire. Pour un même poids sec, elles

occupent un volume 4 à 6 fois plus élevé (plus précisement leur indice volumétrique passe de

50 à plus de 200 mL.g-1(Eddeline, 1993). Dans la station à boues activées, le foisonnement

est souvent associé à :

une détérioration de la qualité du rejet en cas de perte de boue épisodique ou

chronique




un floc légèrement floconneux constitué essentiellement de filaments bactériens avec

un volume décanté important lors du test de décantation, qui rend impératif la dilution

des échantillons de boues (Canler et al., 2004). Les nuisances provoquées par les

filaments sont proportionnelles à leur densité et surtout à leur longueur. Elles

dépendent également des espèces filamenteuses présentes, certaines étant plus

pernicieuses que d‟autres (Souha et Sekrane, 2017).

Les principales causes du foisonnement sont entre autres :

la nature de la pollution à traiter (composition de l'eau résiduaire, évolution dans le

temps, carences ou déséquilibres nutritionnels).

la septicité des eaux résiduaires.

les conditions d'aération.

les conditions de mélange.

Les temps de séjours prolongés des boues en fond de clarificateur.

le mode d'écoulement des eaux à traiter (mélange intégral, flux piston) (Sid, 2012).

7.3.2. Les mousses biologiques

La formation des mousses biologiques est souvent caractérisée par des amas de flottants très

stables de couleur marron clair à foncé et de structure visqueuse. Leur densité tend à

s‟accroître progressivement au cours du temps. Présentes en surface des bassins, elles sont

plus ou moins stables et visqueuses en fonction de leur concentration qui peut atteindre des

valeurs très élevées (> 50 g MES/1) (Duchène, 1994). Dans ces mousses, l‟analyse

microscopique révèle très souvent la présence importante de bactéries filamenteuses associées

à des flocs libres dans l‟eau interstitielle. Les conséquences qui apparaissent sont : la

diminution de l‟aptitude à la décantation des boues, les pertes de boues, les difficultés de

gestion de la filière boues.

Les causes courantes les plus couramment évoquées sont : la carence ou le déséquilibre

nutritionnel de l‟effluent, les eaux usées septiques, la concentration élevée en graisse de

l‟effluent, les retours de surnageant de stockeur septiques, défaut d‟oxygénation, dilution des

effluents, présence d‟un décanteur primaire , un âge de boues trop élevé (Sesa, 2010).

7.3.3. Mousse blanche

Ces mousses blanchâtres et légères se développent rapidement dès la mise en service de




la station d‟épuration. Elles disparaissent lorsque la boue activée arrive à maturité (début de

floculation, amorce d‟un traitement carboné et charge massique inférieure à 1,5 kg DBO5.kg-

1 MVS.j-1).(Canler et al., 2004)

Ces mousses blanchâtres sont souvent associées à :

un effluent de sortie turbide (croissance bactérienne dispersée) ;

une boue de couleur claire et faiblement concentrée dans le bassin d‟aération ;

une décantation en éprouvette difficile (interface eau-boue floue, particules en

suspension non décantable) ;

une microfaune représentée par des bactéries libres et des protozoaires principalement

de type Flagellés (Eddeline, 1993).

7.3.4. Dénitrification avec remontée des boues

Dans les installations nitrifiantes, lorsque la teneur en nitrates à la sortie du bassin d'aération

est élevée (> 10 mg N-NO3 -/

l), des phénomènes de dénitrification dans le clarificateur

peuvent intervenir en cas de séjours prolongés des boues au fond de l‟ouvrage (~ 2 heures et

plus). Les microbulles d'azote gazeux entraînent vers la surface des particules de boue déjà

décantées. Ces phénomènes sont fréquents en période chaude sur les petites stations

d'épuration à bassin d'aération unique (Duchène, 1994). L‟origine probable de la

dénitrification est la sous-charge, la sur-aération , la recirculation trop faible (dénitrification

non maitrisée dans le bassin d‟aération ou dans la zone d‟anoxie) d‟une station d‟épuration à

boue activée en aération prolongée (Fndae n 8, 1990).

Ces flottants se forment principalement sur le clarificateur. Ils peuvent aussi être constatés

lors d‟un test en éprouvette d‟une durée supérieure à 30 minutes. Ils sont liés à une

dénitrification insuffisante en amont du clarificateur (Canler et al., 2004).

7.3.5. Fermentation des boues

Dans ce type de dysfonctionnement, on constate des remontées de boues noirâtres et

malodorantes en surface du décanteur secondaire, la flottation de ces boues s'explique par la

présence de microbulles internes qui diminuent la densité apparente des boues. Ces bulles

sont la résultante d'une activité de fermentation anaérobie au sein de la boue. Les phénomènes

de fermentation sont en général localisés (fond de décanteur, génie civil dégradé,...) et ne

provoquent dans un premier temps pas d'altérations notables du traitement. L'indice de boue

et la décantation en éprouvette peuvent être tout à fait normaux (Duchène, 1994)




L‟origine probable de ce dysfonctionnement peut être :

Une absence prolongée d‟oxygène dans les boues couplées à une microfaune rare dans

les échantillons de boue prélevés dans le bassin d‟aération

Revêtement intérieur du décanteur dégradé

Mauvaise condition de reprise des boues au fond de l‟ouvrage (Fndae n 8, 1990)

7.3.6. Débordement de lit de boue

Ce type de dysfonctionnement par expansion se caractérise par un voile de boue élevé dans le

clarificateur et peut s‟accompagner de pertes de boues ponctuelles lors d‟à-coups de charge

hydraulique.

Les causes sont une combinaison de différents facteurs :

une concentration en boue trop forte dans le bassin d‟aération ;

un dysfonctionnement du poste de recirculation (panne ou dimensionnement trop

faible) ;

un indice de boue élevé et/ou une surcharge hydraulique.

un problème de raclage dans le clarificateur.(Canler et al. 2004)

8. Réglementation sur les Eaux Résiduaires Urbaine en Côte d’Ivoire

Dans de nombreux pays, la gestion des eaux usées est régie par des normes règlementaires.

En Côte d‟Ivoire par exemple, L‟Arrêté n°01164/MINEEF/CIAPOL/SDIIC du 04 Novembre

2008 portant règlementation des rejets et émissions des installations classées pour la

protection de l‟environnement est le texte fondamental qui fixe les normes de rejet des

industries et des eaux usées domestiques que ce soit les effluents de leur station de traitement

ou pour les rejets directs dans un système collectif d‟assainissement. Les réglementations sur

les rejets des stations d‟épuration varient selon le pays et du continent. Le tableau N°I ci-après

montre une synthèse des normes de rejets en fonction des pays.




Tableau I: Norme des rejets en fonction des pays

Pays Paramètres Normes de

Rejets (mg/L)

Flux Référence

de la Norme

Côte d‟Ivoire

DCO 500 mg/l

300 mg/l

Si F ‹ 150 kg/j

Si F › 150 kg/j

L‟Arrêté

n°01164/

MINEEF/

CIAPOL/

SDIIC du 04

Novembre

2008

DBO5 150 mg/l

100 mg/ l

Si F ‹ 50 kg/j

Si F › 50 kg/j

MES 150 mg/l

50 mg/l

Si F ‹ 15 kg/j

Si F › 15 kg/j

Sénégal

DCO 200 mg/L

100mg/L

Si F<100 kg/j

Si F˃100kg/J

Norme

Sénégalaise

NS 05-061

Juillet 2001 DBO5 80 mg/L

40mg/L

Si F ˂30Kg/j

Si F˃30Kg/J

MES 50 mg/L -

Niger

DCO ˂ ou égal

100mg/L

- Arrêté n

140/

MSP/LCE/

DGSP/DS/

DH du 27

septembre

2004

DBO5 ˂50mg/L à

20°C

-

MES ˂ ou égal à1g/L

MS

-

Union

Européenne

DCO ˂125 mg/L - Directive

Européenne

du 21 mai

1991

relative

aux „eaux

usées

urbaines‟

DBO5 ˂25mg/L -

MES ˂35mg/L -




Conclusion partielle

Les problèmes biologiques pénalisent le bon fonctionnement des stations d'épuration à boues

activées, notamment les installations fonctionnant dans le domaine de l'aération prolongée

(cas les plus fréquents). La gestion des stations biologiques est donc de plus en plus une

histoire de professionnels compétents et qualifiés, capables de réagir rapidement face à un

incident biologique et de mettre en place les solutions adéquates. Pour s'affranchir

durablement de ces incidents il est important, dans la mesure du possible, d'agir dès la

conception de la station.




DEUXIEME PARTIE : MATERIEL ET METHODES 1. Présentation du site d’étude

1.1 Situation géographique

La Sucrivoire de Borotou-Koro, est située au nord-ouest de la Côte d‟Ivoire (Figure 5), dans

la sous-préfecture de Koro qui fait partie de la région de Bafing entre les latitudes 8˚28 29.58

Nord et 7˚11 30.15 Ouest. Elle s‟étend sur une superficie de 5000 hectares. Elle est située

à 800 km de la capitale ivoirienne Abidjan. La pluviométrie de la région est caractérisée par

une saison de pluie qui s‟étend de juin à octobre, une saison sèche de novembre à avril. La

moyenne pluviométrique annuelle de 1981 à 2017 était de 1313 mm. Le réseau

hydrographique est particulièrement dense. Le climat est de type soudanien (soudano-guinéen

tropical).

Figure 5: Localisation de la zone d'étude




1.2. Présentation de la station d’épuration

La Station d‟épuration a été construite en 1978 à la même période de construction de l‟usine

Sucrivoire. Cette une station à boues activées de faible charge massique Elle est gérée et

exploitée par le service du développement durable de l‟usine. Les eaux usées traitées sont

domestiques. Le réseau d‟évacuation est de type séparatif et la population raccordée est 2016

Equivalent habitant. Elle reçoit un débit moyen journalier de 480 m3/j. La figure 6 montre le

schéma technique de la Step Sucrivoire.

Figure 6: Schéma technique de la Step à boues activées Sucrivoire (Sucrivoire, 2015)

Légende :

1 : Entrée Eau usée 4 : Dégraisseur 7 : Silo à boues

2 : Dégrilleur 5 : Bassin d‟aération 8 : Lits de séchage

3 : Dessableur 6 : Clarificateur 9 : Sortie Eau traitée

3 2 4

5

6

7

8

9

1




2. Méthodologie de l’étude

La méthodologie générale de travail adoptée pour atteindre nos objectifs a consisté à :

Faire le diagnostic de la station d‟épuration

Caractériser les eaux usées avant et après le traitement

Déterminer les paramètres de fonctionnement

Des propositions de solutions et réévaluation de l‟amélioration des performances de la

station d‟épuration après la mise en œuvre des solutions

2.1. Diagnostic de la station d’épuration

Le diagnostic a consisté à faire des visites sur le réseau de collecte et observer leur

fonctionnement. C‟est dans cette même vision que l‟observation du fonctionnement des

ouvrages des différentes étapes de traitement a été faite.

2.2. Caractérisation des eaux usées

Plusieurs paramètres ont permis de caractériser la pollution physico-chimique et la pollution

organique contenues dans les eaux usées. Ce sont : la température, le pH, la conductivité, les

MES, la DBO5, la DCO, les Nitrates, l‟azote total, et le phosphore total. Les mesures réalisées

in situ sont : le pH, la Température, la conductivité, les MES, la DCO. L‟analyse de la DBO5,

de l‟Azote Total, du NO-3 et du Phosphore Total, a été réalisée par un laboratoire privé vu que

le laboratoire de Sucrivoire ne dispose pas du matériel d‟analyse nécessaire. Aussi, ils ont été

mesurés sur des échantillons composites. Un litre est prélevé chaque heure pendant 12 heures

et introduit dans un flacon de 24 litres. Après homogénéisation, 1 litre de l‟échantillon est

prélevé pour être analysé. Les méthodes d‟analyse des différents paramètres de pollution sont

données dans le tableau N°II ci-dessous.

Quant à l‟analyse du pH, de la conductivité et de la température, le type de prélèvement est

ponctuel. Les prélèvements ont été faits en quatre points précis à savoir l‟entrée de la station,

la sortie du clarificateur, au niveau du bassin d‟aération, au niveau de la recirculation. Les

prélèvements effectués à l‟entrée et à la sortie de la station ont été faits pour évaluer la qualité

du traitement, et ceux effectués au niveau du bassin d‟aération ont été fait pour apprécier les




paramètres de fonctionnement de la station. Les prélèvements à l‟entrée de la station sont faits

après le dégrilleur. la figure 7 présente les différents points de prélèvements des échantillons

au niveau de la station.

Le tableau II présente les méthodes d‟analyse des différents paramètres de pollution.

Recirculation

Entrée eau usée Prétraitements Bassin d‟aération

Clarificateur Sortie eau usée

Figure 7: Points de prélèvement des échantillons




Tableau II: Méthodes d'analyse des paramètres de pollution

Paramètres Méthode d’analyse

pH NF T 90-008

Conductivité NF T 90-031

MES NF EN 872 :2005

DBO5 NF EN 1899-1 : 1998

DCO AFNOR NFT 90 -101 :2001

Azote Total NF EN 25663

Nitrates ISO 7890-3

Phosphore Total NFT 90-023

L‟analyse microbiologique n‟a pas pu être effectuée du fait que le laboratoire de Sucrivoire ne

disposait pas de matériel nécessaire.

2.3. Paramètres de fonctionnement de la Step

Le calcul de ces paramètres a été réalisé dans un premier temps pour le diagnostic du

fonctionnement, et ensuite pour apprécier les possibilités d‟optimisation.

2.3.1. Charge massique

C‟est le rapport entre la masse de pollution entrante par jour dans la station (en termes de

DBO5) et la quantité de boue contenue dans le bassin d‟aération. Elle est calculée par la

formule ci-dessous.

Cm : Charge massique Kg DBO5/kg MVS.j

[DBO5] entrée : Masse de DBO5 apportée par jour (kg/j)

Q : Débit entrant à la Station en m3/j

V : Volume du bassin d‟aération

[MVS] : Concentration nominale de MVS dans le bassin d‟aération




2.3.2 Charge volumique

La charge volumique (Cv) correspond à la quantité de pollution (DBO5 ou de DCO) reçue

par jour et par m3 de bassin. Elle est calculée par la formule ci-dessous

Cv : Charge volumique Kg DBO5/m3.j

[DBO5] entrée : Masse de DBO5 apportée par jour (kg/j)

Q : Débit entrant à la Station en m3/j

V : Volume du bassin d‟aération

2.3.3. Le temps de séjour

Le temps de séjour de la boue dans un clarificateur correspond au temps disponible pour la

sédimentation et l‟épaississement. Au-delà d‟un certain temps de séjour, le gain en

épaississement est très faible et les conditions qui s‟y développent peuvent occasionner des

perturbations dans le clarificateur (dénitrification) ou dans la station qui peut se traduire par le

foisonnement (Canler et al. 2004).

V boues= Volume de boues

Clb : Concentration moyenne dans le lit de boue

Qr : Le débit recirculé

Cbr : Concentration en MES des boues recirculées

A noter que le temps de séjour varie en fonction du débit d‟entrée et du débit de la

recirculation.




2.3.4. Les Matières en suspension dans le bassin d’aération

Les concentrations en matières en suspension [MES] doivent être adaptées à la charge

polluante reçue afin de respecter la charge massique de fonctionnement. Elles représentent la

biomasse active présente dans le système. La concentration en MES permet d‟apprécier

quantité de boue active présente dans le bassin d‟aération, aussi elle doit systématiquement

être maintenue inférieure à 4 g.L-1

pour des effluents urbains (Cardot, 2001).

2.3.5. Age des boues

Rapport entre la masse de boues présentes dans le réacteur et la masse de boues extraites

quotidiennement. Le calcul de l‟âge des boues se fait selon la relation suivante

2.3.6. L’indice de boue

L‟indice de boues représente l‟aptitude des flocons de boues à décanter librement dans un

milieu dilué. C‟est le volume occupé dans l‟éprouvette de 1000 ml par 1g de boue dilué avec

de l‟eau traitée après une décantation de 30 minutes. Il permet d‟apprécier la qualité

mécanique de boues formées. Lorsque la quantité de boues décantée est insuffisante le

traitement de la pollution contenue dans l‟eau est médiocre. Ce calcul est valide si le volume

de boues décanté après 30 minutes est compris entre 100 et 250 ml.l-1, dans le cas contraire il

faut augmenter le taux ou facteur de dilution (d).

IB=

IB : Indice de Boue s‟exprime en ml.g-1.

VD 30 : Volume obtenu après 30 minutes de décantation.

d : dilution si le volume décanté est supérieur à 250 ml.l-1.

[MES] : Concentration en Matière en Suspension du Bassin d‟aération.




TROISIEME PARTIE : RESULTATS ET DISCUSSION

1. Diagnostic de la station d’épuration à boues activées et identification des

dysfonctionnements

1.1. Réseau d’évacuation des eaux usées

Les eaux usées arrivent à la Step par le réseau d‟égouts séparatif. Il comporte une station de

relevage et de nombreux regards. Au cours de la visite de terrain, nous avons observé que 12

regards ont été ensevelis par le sable transporté pendant les pluies et 8 autres, ont perdu leur

dalle de couverture, et reçoivent parfois des déchets solides. Au total, 20 regards sur les 100

existants sur le réseau présentaient des anomalies. Ces problèmes engendrent un ensablement

important, une obstruction de débris de toute sorte par endroits et une faible vitesse d‟auto

curage.

Figure 8: Regard ouvert

1.2. La station de relevage

La station de relevage (figure 9) permet d'acheminer les eaux usées vers la station d'épuration

lorsqu‟elles arrivent à un niveau topographique plus bas que la station d‟épuration. Ce

relevage des eaux usées s'effectue grâce à des pompes immergées. Il y en a deux. Une en

fonctionnement et la seconde pompe fait office de pompe secours.




Les eaux usées arrivent avec des quantités importantes de sable qui se déposent au fond de la

bâche. La bâche qui reçoit les eaux dispose de 4 sondes de niveau. Une sonde de niveau bas et

une autre pompe secours. Une troisième sonde de niveau Haut et une autre pompe secours.

Cependant, trois sur quatre de ces sondes sont en panne. Aussi, le disjoncteur qui sert à

déclencher la pompe immergée est en panne. Ces pannes ont pour conséquences d‟empêcher

périodiquement l‟acheminement des eaux usées vers la step.

Figure 9: Regard de la pompe de relevage

1.3. Diagnostic des différentes étapes de traitement de la station d’épuration

La station à boues activées de Sucrivoire comprend : le dégrillage, le dessablage, le

déshuilage, le bassin d‟aération, le clarificateur, les épaississeurs et les lits de séchage des

boues. Les eaux usées traitées sont d‟origine domestique.

.

1.3.1. Prétraitements

Le prétraitement sert à retirer les matières pouvant être facilement collectées dans les eaux

usées brutes, et à les éliminer. Ce sont les déchets solides grossiers, les sables, les graviers,

les huiles, les graisses. Un prétraitement est toujours nécessaire car il permet de protéger les

ouvrages et les pompes de la station. Les ouvrages de prétraitement observés sur la station de

Sucrivoire comportent : un dégrilleur, déssableur et déshuileur.

Le dégrillage




C‟est la première étape du traitement physique des eaux usées. Il sert à retenir à l‟aide d‟une

grille les déchets volumineux. Il permet de protéger les ouvrages contre l'arrivée de gros

objets susceptibles de provoquer des obstructions dans les différentes unités de l'installation.

La figure 10 ci-après montre le dégrilleur de la STEP de Sucrivoire.

Figure 10 : Dégrilleur

Il comporte une grille munie de barreaux espacés de 3 cm. L‟ouvrage est automatique et se

déclenche grâce à deux capteurs de niveau installés à l‟arrivée des eaux. Un capteur pour

indiquer le niveau bas de l‟eau et un autre pour indiquer le niveau haut de l‟eau. Le racleur du

dégrilleur se déclenche lorsque le débit de l‟eau devient important ce qui signifie qu‟une

quantité importante de déchets obstrue le passage de l‟eau.

Après observations sur plusieurs semaines, on a constaté que le dégrilleur se déclenchait à des

moments où il n‟y avait pas de refus et il ne raclait pas les déchets solides lorsque ceux-ci

commençaient à s‟accumuler. Cette défaillance s‟explique par la panne du système

d‟automatisme intégrer.

Le dessablage et le déshuilage

Dessableur

Il sert à retenir les matières minérales lourdes, sables et graviers.




Ces dépôts sont raclés manuellement par l‟opérateur de la station chaque jour. Les

observations de terrain que nous avons effectuées montrent que le Dessableur fonctionne

correctement.

Déshuileur

Fonctionnement

Son rôle est de séparer l‟eau des graisses ou des huiles par flottation et les retenir. Il permet

d‟éviter l‟encrassement des ouvrages, la formation des flottants d‟écume, la perturbation de

l‟aération, les départs avec l‟eau traitée. Le déshuilage se fait dans un ouvrage constitué d‟un

mètre carré pour favoriser la remontée des huiles et graisse vers la surface. Les matières

grasses surnageantes sont enlevées lors des entretiens journaliers de l‟opérateur de la station.

Tout comme le dessableur, le déshuileur de la STEP de Sucrivoire fonctionnent correctement.

La figure 11 présente le dessableur et le déshuileur de la station d‟épuration.

Figure 11: Dessableur (1), Déshuileur (2)

1.3.2. Le bassin d’aération

Les eaux usées issues du prétraitement arrivent dans le bassin d‟aération munis de quatre

turbines qui brassent les eaux usées prétraitées pour fournir de l‟oxygène nécessaire à la

croissance des flocons de boues activées et aussi afin de maintenir le mélange homogène

dans le bassin. Selon (Muller et al., 1996)la présence d‟oxygène est la condition

1

2




incontournable pour l‟activité des microorganismes. L‟aération consiste à mettre en contact

l‟eau à traiter composée de matière organique, azotée et phosphorée avec des bactéries (flocs

bactériens) en présence d‟oxygène et d‟autre part de maintenir les flocons de boues en

mouvement pour qu‟ils ne se déposent pas au fond du bassin ). Les turbines fonctionnent

pendant 2 heures et ont un temps de repos de 1 heure. En 24 heures, le temps de mise en

marche des turbines est de 16 heures et 8 heures de repos

La figure 12 montre le bassin d‟aération en marche de la station d‟épuration.

Figure 12 : Bassin d'aération en marche

Le tableau III illustre les caractéristiques du bassin d‟aération.

Tableau III: Caractéristiques du bassin d'aération

Caractéristiques Bassin d’aération

Longueur (m) 18

Largeur (m) 15

Hauteur d‟eau (m) 2,4

Hauteur de béton (m) 3

Volume (m3) 648

Surface (m2) 270




L‟efficacité du traitement biologique dépend de la maitrise de l‟apport en oxygène et du bon

fonctionnement du bassin d‟aération. Au cours du diagnostic de terrain, nous avons remarqué

que la sonde qui permettait la mesure en continue la quantité d‟oxygène dissous était en

panne. Pourtant, cette sonde oxymétrique fonctionne en synchronisation avec le système

d‟aération pour optimiser le réglage des cycles d‟aération et par conséquent l‟oxygénation du

bassin d‟aération. Selon Metcalf et Eddy (2003), l‟utilisation de ce type moyen automatique

de contrôle et de mesure va toujours de pair avec une amélioration de la fiabilité des ouvrages

de traitement. Il va s‟en dire que cette défaillance aura incontestablement une conséquence sur

la qualité mécanique des boues autrement une faible floculation des boues. Par ailleurs, le

diagnostic du fonctionnement des turbines d‟aération a montré qu‟ une turbine sur les quatre

existantes était en panne comme le montre la figure 13. Selon Metcalf and Eddy,( 2003) les

turbines tout comme tout autre système d‟aération ont deux importantes fonctions à remplir :

Introduire une quantité déterminée d‟oxygène dans l‟eau du bassin d‟aération ,

nécessaire à la satisfaction des besoins correspondant à l‟oxydation des matières

organiques polluantes apportées par l‟effluent et à la destruction des matières

cellulaires lors de la phase de respiration endogène

Brasser la suspension de boues activées pour en assurer l‟homogénéité et éviter les

dépôts.

Fort de toutes ces considérations, on peut conclure que cette panne de turbine est la cause

d‟une sous oxygénation avec une réduction d‟un ¼ d‟approvisionnement en oxygène du

bassin d‟aération. Elle pourrait être à l‟origine d‟un brassage hydraulique insuffisant dont le

résultat serait une baisse de la capacité d‟oxygénation ou la production de dépôts anaérobies

dans le bassin d‟aération. Selon Cardot (2001) outre l‟apport d‟oxygène, les systèmes

d‟aération des boues activées comme les turbines 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. On considère généralement que le maintien d‟une vitesse

minimale de l‟eau en tout point du bassin est nécessaire : celle-ci doit être de 0,15 m/S si les

eaux ont été décantées avant traitement biologique et 0,2 m/S dans le cas contraire (Metcalf

and Eddy, 2003).

La figure 13 ci-après montre les turbines du bassin d‟aération, l‟une d‟entre elles est en panne.




Figure 13: Bassin d'aération : Il y a 3 turbines en marche sur 4, la flèche rouge indique

la turbine en panne

La connaissance de la teneur en boues dans le bassin d‟aération est d‟un intérêt capital pour

régler les purges de boues afin de maintenir un taux de boues à peu près contant. L‟analyse

des MES de l‟eau du bassin d‟aération montre que leur concentration est faible comme le

montre la figure 14 ci-dessous. Dans le cas d‟une situation de sous-charge prononcée, une

concentration minimale de 1,5 à 2 g.L-1 de MES peut être tolérée selon Canler et al.,( 2004).

La concentration en MES du bassin d‟aération de la STEP de Sucrivoire est inférieure à

1.5g/L. Selon Cardot, (2001) la concentration en MES dans un bassin d‟aération fonctionnant

à faible charge varie de 3 à 4 g/L de MES. Les faibles concentrations en MES du bassin

d‟aération pourraient s‟expliquer par une faible quantité de production de biomasse en lien

avec l‟aération insuffisante constatée par l‟arrêt de fonctionnement d‟une des quatre turbines

dans ce bassin.




Figure 14 : Concentration en Matière en Suspension du Bassin d'aération du 02/02/17 au

06/02/2017

Evaluation du fonctionnement par la recirculation des boues

La recirculation permet de maintenir une concentration relativement constante dans le bassin

d‟aération, d‟éviter un départ précoce de boues et un temps de séjour trop long dans le

clarificateur. Elle est déterminée à partir de la formule du taux de recirculation des boues

suivante : Tr= Qr/Qo avec Qr le débit de recirculation et Qo le débit traversier

Au cours du diagnostic, nous avons remarqué que la pompe de recirculation était parfois à

l‟arrêt à cause de pannes répétitives. La figure 15 montre les taux de recirculation évalué sur

une période de 4 mois au cours de notre étude. Le taux de recirculation moyen évalué est de

seulement 2%. Ce taux est très faible comparativement aux données de la littérature. Selon

(Pronost et al., 2002)le taux de recirculation doit être compris entre 100% et 150%. Les taux

de recirculation des boues évalués au niveau du bassin d‟aération de la STEP de Sucrivoire

montrent que la pompe ne fonctionne pas correctement. Le taux très faible de la recirculation

des boues justifie aussi la faible concentration des MES observée plus haut dans le bassin

dans le d‟aération. En effet selon Metcalf and Eddy, (2003), la croissance de la biomasse

épuratrice dans un bassin d‟aération n‟est pas suffisante pour compenser la perte engendrée

par le débit de sorite de la liqueur mixte. Pour conserver une concentration en biomasse

constante dans le réacteur, une partie des boues du clarificateur est recyclée vers le réacteur.

Des purges sont effectuées afin d‟extraire la quantité de boues en excès dans le procédé. Les

taux de recyclage et de purge permettent également de maîtriser l‟âge des boues. Une

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

2/2/2017 3/2/2017 4/2/2017 5/2/2017 6/2/2017

[ME

S]

du

BA

zn

g/L

[ MES ]du bassin d'aération (g/L) [MES] minimum (g/L)




recirculation très faible comme c‟est le cas observé dans notre étude entraine un temps de

séjour long et une dénitrification souvent à l‟origine des remontées dans le clarificateur.

Figure 15: Taux de recirculation de Février à Mai 2017

Evaluation du fonctionnement du bassin d’aération par le calcul de l’indice de boues

L‟indice de boues permet d‟apprécier l‟aptitude des boues à la décantation. Il permet

également de suivre l‟évolution de la qualité des boues à titre préventif ou après la mise en

œuvre de solutions curatives. La figure 16 montre les valeurs d‟indice de boues calculées

durant 4 mois (février à mai 2017).

Figure 16: Indice de Boues de Février à Mai 2017

L‟Indice de boues évalué est en moyenne de 72 ml/g variant d‟un minimum de 67 ml/g à un

maximum 79 ml/g. Selon Sperling (2005) et Cardot ( 2001), un Indice de boues inférieur à

100 ml/g traduit un floc bactérien trop fin, trop granuleux et une mauvaise décantation. Nous

en déduisons donc les IB mesurées dans notre étude expliqueraient une faible concentration

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

160%

02/02/2017 02/03/2017 02/04/2017 02/05/2017

Ta

ux d

e re

circ

ula

tio

n (

%)

Tr Tr Inférieur Tr supérieur

0

50

100

150

200

250

02/02/2017 02/03/2017 02/04/2017 02/05/2017

Ind

ice

de

Bo

ue

(ml/

g)

IB inférieur IB IB Supérieur




des boues observée dans le bassin d‟aération et par conséquent une faible décantation des

boues au niveau du clarificateur.

1.3.3. Le Clarificateur

C‟est un ouvrage placé après le bassin d‟aération. Il est conçu pour permettre la décantation

des boues issues du bassin d‟aération. Sa forme conique permet de favoriser le dépôt des

boues. Elles se déposent au fond de l‟ouvrage par décantation. L‟eau arrive par le bas au

centre de l‟ouvrage. Le pont racleur en rotation favorise le mouvement descendant des boues.

Il tourne de manière à ce que le flux ascendant de l‟eau clarifiée ne perturbe pas le flux

descendant des boues. Une goulotte placée en périphérie du bassin est précédée d‟une lame déversante permettant une récupération continue de l‟eau épurée. Une conduite au fond de

l‟ouvrage permet de recirculer les boues du clarificateur vers le bassin d‟aération en vue d‟y

maintenir une concentration de boues idéale pour le traitement de la pollution. Une autre

conduite permet l‟extraction des boues en excès. Les boues en excès sont conduites vers les

épaississeurs sous forme de silo à boues : Silo 1et Silo 2. L‟eau épurée est rejetée dans la

nature. Elle est utilisée par les agriculteurs locaux pour l‟irrigation des cultures. La figure 17

montre une vue en photo et un schéma du clarificateur de la STEP de Sucrivoire. Le tableau 4

donne les caractéristiques géométriques du clarificateur

Figure 17: Le clarificateur




Tableau IV: Caractéristiques du clarificateur

Caractéristiques Profondeur au centre Diamètre Surface

Dimensions (m) 3 5 78,5

Le mouvement circulaire du pont racleur devrait en principe permettre de racler les boues

accumulées au fond de l‟ouvrage. Le diagnostic du fonctionnement du clarificateur a révélé

que le moteur du pont racleur était en panne, par conséquent le pont était immobile ce qui

laisse penser à une stagnation des boues dans le clarificateur. Aussi nous avons observé un

fait notoire caractéristique de la remontée de boues à la surface du clarificateur comme le

montre la figure 18 ci-dessous.

Figure 18 : Remontée de boue sur le clarificateur

Selon Fndae n 8 ( 1990) Duchène ( 1994) et Canler et al., (2004) , la remontée de boues à la

surface du clarificateur fait partie des dysfonctionnements biologiques majeures rencontrés

sur les stations d‟épuration à boues activées. La couleur des boues est souvent un indicateur

de l‟origine du problème. Lorsqu‟elle est de couleur brune, il s‟agit d‟une dénitrification, et

lorsque la boue est de couleur noire on parle de fermentation (Fndae n 8, 1990) . En ce qui

concerne notre station, la couleur des flottants observés est de couleur brune, nous en

déduisons qu‟il est probable qu‟il y ait dénitrification au niveau du clarificateur. Les causes

les plus courantes sont l‟arrêt prolongé de la recirculation, un temps de séjour des boues trop

long dans le clarificateur dû à une recirculation insuffisante, une teneur excessive en nitrate

combinée à un séjour prolongé des boues dans le clarificateur (Canler et al. 2004). Pour




confirmer l‟origine du problème nous allons déterminer plus loin le temps de séjour des boues

et les paramètres de fonctionnement de la station d‟épuration.

1.3.4. Silos à boues

C‟est le lieu d‟épaississement des boues avant leur évacuation sur les lits de séchage Ils

reçoivent les boues en excès extraites par une pompe d‟extraction à partir du clarificateur. Les

boues seront épaissies grâce à l‟utilisation d‟une crépine Johnson de maille 1 mm et les

surnageants sont réintroduits dans le bassin d‟aération pour traitement.

Le volume de chaque silo à boue est 17,5 m3 La figure 19 montre une vue des deux silos en

fonctionnement au niveau de la station de Sucrivoire.

Durant notre diagnostic de terrain, nous n‟avons pas observé de disfonctionnement au niveau

des silos à boues

Figure 19 : Silos à boues

1.3.5. Les lits de séchage

La station d‟épuration dispose de 8 lits de séchages rectangulaires qui reçoivent les boues

préalablement épaissies au niveau des silos à boue. Chaque silo à boue est relié à 4 lits de

séchage par une conduite. Chaque lit de séchage a pour dimensions 15,00 x 5 m soit une

superficie de 75 m2.




Les boues sont extraites des silos à boue pour alimenter les lits de séchage (Figure 20). Le

diagnostic de terrain a permis d‟observer que le séchage se fait correctement sur les lits de

séchage. Une fois les boues séchées, elles sont mises dans des sacs. Cependant, une fois

séchées et mises en sacs, les boues mettent du temps avant d‟être évacuées sur le site de

stockage. De ce fait, les sacs encombrent l‟espace de la station d‟épuration.

Par ailleurs nous avons remarqué une réduction de l‟épaisseur du sable présent sur le lit de

séchage. Elle est si importante que l‟on commence à apercevoir le gravier situé en dessous de

la couche de sable. Cela s‟explique par la perte progressive d‟une partie du sable filtrant

pendant le pelletage des boues séchées.

Figure 20 : Lits de séchage des boues épaissies

Les boues issues du traitement à boues activées

En 5 mois d‟activité, la station a produit 1171 sacs de boues. Un sac de boue pèse en moyenne

15 kg. Ce qui nous fait un total de 17,565 tonnes soit une production moyenne de 3,513

tonnes de boues par mois.

On a remarqué que les boues produites n‟étaient pas valorisées. Elles sont simplement

stockées sans autre forme de valorisation sur le site de la step (figure 21)




Figure 21: Les boues en sac

2. Caractérisation et évaluation des performances d’épuration de la Step

2.1 .Caractérisation des eaux usées brutes et des effluents traités

Afin de déterminer la qualité des eaux usées de la station d'épuration de Sucrivoire, nous

avons effectué les analyses de différents paramètres de pollution qui sont: la température, le

pH, la conductivité électrique, les matières en suspension (MES), la Demande Biochimique

en Oxygène (DBO5), la Demande Chimique en Oxygène (DCO), l‟Azote Total, le Nitrate

(NO3-), et le Phosphore Total,

Le Tableau V présente les résultats des paramètres de pollution des eaux usées brutes admises

à la station Sucrivoire. Selon Metcalf and Eddy,( 2003), ses paramètres sont caractéristiques

des eaux usées domestiques. Les concentrations en MES, DCO et DBO5 respectivement 245

mg/L, 344 mg/L et 252 mg/L à l‟entrée de la station sont inférieures à celles obtenues par

Akpo (2006) dont l‟étude portait sur les effluents urbains traités par la station à boue activée

de Cambérène au Sénégal. Ces différences pourraient trouver leur justification dans le fait que

la pollution est liée essentiellement à l‟usage qui est fait de l‟eau, donc de son origine. Le

rapport DCO/DBO5 donne 1,36, cette valeur < à 1,66 traduit que les eaux usées brutes

admises à la step de Sucrivoire sont facilement biodégradables (Hatem, 2008).




Tableau V: Paramètre de pollution des eaux brutes de la Station d'épuration

Paramètres Moyenne Minimum Maximum Ecart-

type

Nombre

d'échantillons

DBO5 (mg/L) 252 233 282 11,73 13

DCO (mg/L) 344 406 296 27,71 13

MES (mg/L) 245 226 268 10,18 13

Azote Total (mg/L) 44,35 37,5 58 12,65 13

Nitrates (mg/L) 2,23 1,75 3,5 2,11 13

Phosphore Total

(mg/L) 11,95 10 13,4 0,88 13

PH 7,91 7,1 8,8 0,3 13

Température (°C) 26,25 24,1 28,1 1,05 13

Conductivité (µS/cm) 727,71 688 800 26,95 13

Le tableau VI présente les résultats d‟analyses des paramètres de pollutions des eaux usées

traitées de la Step Sucrivoire.

Tableau VI: Paramètre physico-chimiques des eaux traitées

Paramètres Moyenne Minimum Maximum Ecart-

type

Nombre

d'échantillons

DBO5 (mg/L) 124 112 136 5,61 13

DCO (mg/L) 172 153 203 27,71 13

MES (mg/L) 79 55 111 13,5 13

Azote Total (mg/L) 22,11 17 30 12.65 13

Nitrates (mg/L) 40,15 35 48 2,81 13

Phosphore Total (mg/L) 9,54 7 11 0,87 13

PH 7,71 6,9 7,7 0,23 13

Température (°C) 22.65 20,5 25 1.05 13

Conductivité (µS/cm) 572,28 512 639 26.95 13

Les concentrations moyenne en DBO5, MES, DCO, Azote Total à la sortie de la station sont

inférieures à celles de l‟entrée. Pour les paramètres physiques tels que pH, la température et la

conductivité, on fait le même constat, les valeurs moyennes à la sortie de la step sont

supérieures à celles de sortie. En ce qui concerne les Nitrates, la concentration moyenne à

l‟entrée de la station est inférieure à celle de la sortie. L‟augmentation de la concentration du

nitrate en fin de traitement s‟explique par une nitrification suffisante au niveau du bassin

d‟aération. Ces résultats sont similaires à ceux obtenus par (Sid, 2012)

Les rejets de MES s‟élèvent à 79 mg/L pour un flux journalier de 117,6 Kg/j, et ceux de la

DBO5 ont une concentration de 124 mg/L pour un flux de 120,96 kg/j. Ces deux paramètres

ne sont pas conformes à l‟Arrêté n°01164/MINEEF/CIAPOL/SDIIC du 04 Novembre 2008




qui situe la concentration en MES à la sortie d‟une Step inférieure à 50 mg/L pour un flux

journalier supérieur à 15 Kg/j et la concentration des rejets en DBO5 inférieure à 100 mg/L

pour des flux journaliers supérieur à 50 kg/J.

Pour la DCO, la concentration des rejets à la sortie de la station est de 172 mg/L pour un flux

journalier de 165,12 kg/j. Cette concentration est conforme à l‟Arrêté

n°01164/MINEEF/CIAPOL/SDIIC du 04 Novembre 2008 qui situe la concentration des rejets

en DCO inférieur à 300 mg/L si le flux journalier est supérieur à 150 kg/j. Les valeurs

moyennes du pH, de la température à la sortie de la Step sont conformes à la norme

ivoirienne.

2.2. Evaluation des performances d’épuration de la station à boues activées Sucrivoire

Afin d‟évaluer les performances de l‟épuration des eaux usées au niveau de la Step

de Sucrivoire, la figure ci-après montre, l‟abattement des principaux paramètres de pollution :

DBO5, DCO et MES au niveau de cette station durant la période de fonctionnement allant du

mois de Février 2017 jusqu‟au mois de Juin 2017.

Figure 22 : Rendement épuratoire de la station de février à Juin 2017

Selon la norme ivoirienne, le rendement minimum d‟abattement est de 80 % pour les MES et

la DBO5, et de 75 % pour la DCO. La figure illustre le fait que les rendements d‟épuration de

la DBO5, la DCO et des MES sont inférieurs à la norme ivoirienne avec des valeurs

respectives de 51 %, 50 % et 67%. Ces faibles rendements sont le reflet des

dysfonctionnements importants observés sur la station d‟épuration notamment au niveau du

0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

MES DCO DBO5

Ren

dem

ent

(%)

Rendement d'épuration Rendement minimum




bassin d‟aération (avec le problème d‟aération insuffisante) et du décanteur secondaire

caractérisé par les remontées de boues détériorant ainsi la qualité des effluents rejetés

La figure 23 montre les rendements épuratoires de la station d‟épuration en Azote Total, en

Nitrate, et Phosphore Total.

Figure 23: Rendement d'épuration de l'Azote total, du Phosphore Total et du Nitrate de

Février à mai 2017

-120%

-100%

-80%

-60%

-40%

-20%

0%

20%

40%

60%

R Nitrates R Azote Total R PT

Ren

dem

ent

(%)

Rendement




Le rendement négatif du Nitrate traduit le fait que sa concentration à l‟entrée de la station est

inférieure à celle de sortie. Ce rendement est similaire à celui obtenu par SID (2012) sur la

station à boues activées de Souk Ahras en Algérie . En effet, le nitrate est obtenu par le

processus de nitrification dans lequel l‟ammonium est oxydé en Nitrates. La condition

nécessaire à ce processus est l‟oxygénation du milieu. (Canler et al. 2007) . Sa concentration

élevée dans les rejets traduit un processus de nitrification favorisé par l‟aération dans le

réacteur biologique à boues activées. La nitrification, pour favoriser l‟élimination de l‟azote

doit s‟accompagner d‟une dénitrification efficace. Aussi les remontées de boues au niveau du

clarificateur suggèrent une dénitrification de moindre dégré à cause de la faible recirculation

des boues dans le clarificateur. Un bon processus de dénitrification intégrerait un bassin

anoxique en amont du bassin d‟aération pour favoriser la dénitrification des nitrates qui y sont

formés. La configuration actuelle de la station Sucrivoire n‟est pas faite pour une élimination

de l‟azote par nitrification dénitrification.

Le rendement d‟épuration de l‟azote Total s‟élève à 50% pour un flux de 21,264 kg/J avec

une concentration à l‟entrée de la step de 44,5 mg/L. Dans les rejets, il s‟élève à 22,11 mg/L.

La concentration en Azote Total respecte les normes de rejets ivoiriennes par l‟Arrêté

n°01164/MINEEF/CIAPOL/SDIIC du 04 Novembre 2008 qui fixe la concentration maximum

dans les rejets à 50 mg/l en concentration moyenne mensuelle lorsque le flux journalier

maximal autorisé est égal ou supérieur à 100 kg/j.

Le phosphore Total a un rendement d‟élimination moyen de 20% pour un flux journalier de

5,36 kg/j, les concentrations à la sortie de la Step sont en moyenne de 9,54 mg/L. Le

phosphore total dans les rejets est conforme à l‟Arrêté n°01164/MINEEF/CIAPOL/SDIIC du

04 Novembre 2008 qui établit la concentration en phosphore Total à ne pas dépasser dans les

rejets à 10 mg/l en concentration moyenne mensuelle lorsque le flux journalier maximal

autorisé est égal ou supérieur à 15 kg/jour

3. Détermination des paramètres de fonctionnement de la Step

Selon les informations recueillies auprès de l‟administration de la société Sucrivoire, la

station d‟épuration a été dimensionnée pour fonctionner à faible charge massique. Le tableau




VII montre les paramètres de fonctionnement évalués pendant le diagnostic en comparaison

des données de littérature pour une installation à faible charge rapporté par Eddeline (1993)

La charge massique de fonctionnement de 0,19 Kg DBO5/Kg MVS/j est conforme à la charge

massique requise pour un fonctionnement à faible variant de 0,1 à 0,2 Kg DBO5/Kg MVS/j .

La concentration en MVS évaluée de 1,4 g/l est largement en dessous de la concentration de 3

à 4 g/l de MVS dans un bassin d‟aération fonctionnant à faible charge. Cette différence

pourrait s‟expliquer par la faible production de boues de boues en lien avec une aération

insuffisante du bassin d‟aération à cause de l‟arrêt de fonctionnement d‟une turbine.

Par ailleurs, au regard des performances de 90% à 97% d‟élimination de la DBO5 attendues

d‟une station à boues activées à faible charge, le rendement faible de seulement 51% en DBO5

évalué pendant le diagnostic dénote une contre performance justifiée vraisemblablement par

les problèmes de dysfonctionnement relevés.

Tableau VII: Paramètres de fonctionnement de la station d'épuration

Paramètres Installation à Faible

charge

STEP

Sucrivoire

Cm (Kg DBO5 /kg

MVS.j)

0,1-0,2 0,19

Cv (Kg DBO5/

m3.j)

0 ,35-0,5 0,2

MVS (kg/m3) 3_4 1,4

Rendement

épuratoire en DBO5

(%)

90-97 50

Age des boues (j) ˃10 10

Temps de séjour

(h)

8_24 41,73

3.1. Temps de séjour

Le temps de séjour de la boue dans un clarificateur correspond au temps disponible pour la

sédimentation et l‟épaississement. La figure 24 montre le temps de séjour des boues

déterminé au niveau du clarificateur sur une période de trois mois.




Figure 24: Temps de séjour des boues au niveau du clarificateur

La station fonctionne à faible charge (tableau 7), le temps de séjour recommandé pour ce type

de fonctionnement se situe entre 8 et 24 heures. Cependant, nos analyses montrent que le

temps de séjour de boues dans le clarificateur à une moyenne de 41,72 heures, avec un

maximum de 47,64 heures et un minimum de 32,30 heures. Ce temps de séjour est largement

supérieur à l‟intervalle recommandé pour une station fonctionnant à faible charge. Un temps

de séjour supérieur au temps nécessaire favorise une accumulation de boue au fond du

clarificateur. Aussi, selon Duchène (1994), des phénomènes de dénitrification dans le

clarificateur peuvent intervenir en cas de séjours prolongés des boues au fond d'ouvrage. Au-

dessus du temps de séjour maximum admis, les microbulles d'azote gazeux entraînent vers la

surface des particules de boues déjà décantées. On peut conclure à partir du temps de séjour

élevé de la station Sucrivoire une dénitrification au niveau du clarificateur.

3.2. Age des boues

C‟est le rapport entre la masse de boues présentes dans le réacteur et la masse de boues

extraites quotidiennement.

Les analyses réalisées pendant le diagnostic nous ont permis de déterminer l‟âge des boues.

Pour une installation à faible charge, l‟âge de boues recommandé est supérieur à 10 jours. Les

calculs donnent pour la station Sucrivoire 10 jours. Ce temps de séjour est acceptable

0

10

20

30

40

50

60

70

80

02/02/2017 02/03/2017 02/04/2017 02/05/2017

Ts

en H

eure

s

ts(h) Ts min (h) Ts max (h)




4. Proposition de solutions et réévaluation de l’amélioration des performances de

la station d’épuration après la mise en œuvre des solutions

4.1. Au niveau de la station de relevage

Pour le bon fonctionnement de la station, il est impératif de faire remplacer les sondes

défectueuses et le disjoncteur de la station de relevage. En attendant, l‟opérateur de la station

d‟épuration devra actionner manuellement le disjoncteur de mise en marche de la pompe de

relevage pour améliorer le fonctionnement de la station de relevage.

4.2. Au niveau du réseau de collecte des eaux usées

Pour éviter les risques d‟obstruction du réseau de collecte, il est indispensable de curer tous

les regards ensablés et faire confectionner les fermetures étanches pour les regards ouverts.

4.3. Au niveau de la station d’épuration

Le dégrillage

On a remonté le capteur de niveau pour que le racleur ne se déclenche que lorsqu‟il y a des

déchets de refus au niveau du Dégrilleur. Aussi, le système d‟automatisme du dégrilleur a été

dépanné.

Le bassin d‟aération

La quatrième turbine d‟aération a été dépannée le 06 juin 2017. La sonde de mesure de la

quantité d‟oxygène n‟est pas encore réparée. La figure 25 montre les variations de la

concentration en MES dans le bassin d‟aération après le dépannage de la 4 ème

turbine.




Figure 25 : Concentration en MES du bassin d'aération après le dépannage de la 4ème

turbine

Nous avons constaté qu‟après la mise en marche de la quatrième turbine d‟aération en la date

du 06/06/2017, la concentration en matières en suspension du bassin qui se situait autour de

1400 mg/ L (Figure 14) a considérablement augmenté au point d‟atteindre en moyenne 3000

mg/L (Figure 25)

Temps de séjour

La figure 26 ci-dessous montre l‟évolution du temps de séjour des boues dans le clarificateur

de mai à août 2017.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500[M

ES

] d

u B

ass

in d

'aér

ati

on

(mg

/L)

Mes bassin d'aération (mg/L) Limite inférieure

Limite supérieure




Figure 26: Temps de séjour de mai à Août 2017

Le temps de séjour de mai à août 2017 se situe dans les l‟intervalle du temps de séjour

recommandé. Cette amélioration s‟explique par l‟augmentation du taux de recirculation se

rapportant au dépannage de la pompe de recirculation. Une amélioration similaire a été

rapportée par Duchène (1994) lors d‟une défaillance constatée du temps de séjour des boues

dans un clarificateur.

Par ailleurs le pont racleur a été dépanné peu après nos constats. A la suite de ces mesures

nous avons constaté qu‟il n‟y a plus de remontée de boues au niveau du clarificateur.

4.4. Optimisation de la consommation énergétique

L‟un des objectifs principaux de la politique environnementale et Sociale de Sucrivoire est

d‟optimiser l‟utilisation des ressources en eau et en énergie. C‟est dans cette vision que se

situe notre démarche qui consiste à réduire la consommation d‟énergie de la Step sans pour

autant compromettre l‟efficacité du traitement escompté.

Parmi les procédés de traitement des eaux usées urbaines, les stations d‟épuration à boues

activées ont une consommation énergétique importante (Konaté, 2016) .En effet, les

différentes étapes du traitement comportent plusieurs moteurs qui consomment de l‟énergie

pour fonctionner. Nous allons faire le bilan énergétique de la station d‟épuration et ensuite

optimiser leur consommation énergétique par une réduction.

Enfin, nous observerons l‟impact de cette réduction du temps de fonctionnement sur la qualité

du traitement.

0

5

10

15

20

25

30

Tem

ps

de

Sej

ou

r (h

eure

s)

Ts Ts min (h) Ts max (h)




4.4.1. Bilan énergétique des appareils de la station d’épuration

La détermination de l‟énergie consommée par les différents appareillages s‟est faite à l‟aide

des informations disponibles sur les plaques signalétique et des informations reçues du service

énergie de l‟usine.

AU niveau du Clarificateur

Le tableau VIII montre les informations observées sur le moteur du clarificateur

Tableau VIII: Plaque signalétique du moteur du Clarificateur

Marque V Hz Tour/min kW Cos φ A

LEROY

SOMER

380

230

400

415

440

460

50

50

50

50

60

60

1380

1400

1400

1410

1690

1700

0,75

0,75

0,75

0,75

0,90

0,90

0,80

0,77

0,77

0,74

0,80

0,77

2,00

3,50

2,00

2,00

2,10

2,00

La tension de courant qui est délivrée aux moteurs de la Step est de 380 V.

L‟intensité fournie au clarificateur est de 1.28 Ampère (armoire électrique)

Calcul de la puissance active consommée par le clarificateur

P = U*I* 3*Cos φ

P=380*1,28*1,732*0,8

P=0,674 kW

L’énergie consommée en 24 h de fonctionnement = Puissance*Temps de fonctionnement

W=P*t avec t=24h

W=0.674*24=16.176 kWh

L‟énergie consommée par le clarificateur en un jour de fonctionnement est 16,17 kWh




Au Niveau des Turbines Aérateurs

Le tableauIX donne les informations sur la plaque signalétique du moteur d‟une turbine

d‟aération

Tableau IX: Plaque signalétique du moteur d'une turbine d'aération

Marque V Hz Tour/min kW Cos φ A

SIEMENS 400/690 50 1455 5,5 0,84 10.8/6,24

Calcul de la puissance active consommée par le bassin d‟aération

P = U*I* 3*Cos φ

Chaque moteur des turbines d‟aération est traversé par une intensité de 10 Ampère. Pour une

turbine d‟aération on aura :

P=380*10*1,732*0,8

P=5,26 kW

L‟énergie consommée en 24 h de fonctionnement avec un Temps de fonctionnement 16h/j

est :

Energie consommée= Puissance utile*Temps de fonctionnement

W=P*t, on aura W=5,26*16 =84,24 kWh pour une turbine d‟aération

L‟énergie consommée pour les 4 turbines d‟aération sera en 1 jour : W=84,24*4=336,24

kWh

Au niveau de des Pompes de Recirculation clarificateur -bassin d‟aération et Remplissage

du silo à boues

Le tableau X donne les informations sur la plaque signalétique du moteur de la Pompe à

recirculation et de la Pompe du remplissage du silo




P = U*I* 3*Cos φ

Tableau X: Plaque signalétique Pompe recirculation et Pompe remplissage silo à boues

Marque V Hz Tr.min-1

kW Cos φ A

LEROY

SOMER

230

400

450

50

50

60

1455

1455

1765

4

4

4

0,79

0,79

0,76

14,7

8,50

7,45

Puissance estimée 4 kW (plaque signalétique)

Energie consommée= P*t avec Temps de fonctionnement 24h

W=4*24

W=96 kWh

L‟énergie consommée en un jour de fonctionnement par la pompe recirculation et le

remplissage des silos à boues est 96 kWh.

Au niveau du dégrilleur

P = U*I* 3*Cos φ

Puissance estimée sur la plaque signalétique 0,18 kW

Energie consommée =Puissance utile* Temps de fonctionnement avec t= 6 h

W=0,18*6=1,08 kWh

L‟énergie consommée en un jour de fonctionnement par le dégrilleur est de 1,08 kWh

Le tableau XI donne la synthèse des consommations énergétiques par les différents moteurs

de la step en 24h et en une année




Tableau XI: Energie consommée par les différents moteurs de la step en 24 h et en une

année

Moteurs Clarificateur Bassin

d‟aération Dégrilleur

Pompe

recirculation

et

Remplissage

du silo à

Boues

Energie

totale

Energie

consommée en

24 h de

fonctionnement

(kWh)

16,17 336,24 1,08 96 449,49

Energie

consommée en

365 jours de

fonctionnement

(kWh)

5902,05 122727,6 394,2 35040 164067,5

Energie totale= Energie clarificateur + Energie aérateur+ Energie Dégrilleur +Energie

recirculation et silos à boues

Energie totale journalière= 16,17+336,24+96+1,08= 449,5 kWh

Energie totale Annuel=5902,05+122727,6+394,2+35040= 164067,5 kWh

Calcul du coût annuel de la consommation énergétique

Coût annuel = Energie totale annuel*prix unitaire du kilowattheure

Coût annuel=164067,5*55,53

Coût Annuel=9.110.668,275FCA environ 9.110.669 FCA

L‟optimisation du rendement épuratoire de notre station à boues activées passe

nécessairement par une réduction des coûts d‟exploitation. Pour ce faire on a proposé de

réduire le temps de fonctionnement des turbines d‟aération dans un premier temps




4.4.2. Consommation énergétique du bassin d’aération après réduction du temps de

fonctionnement

Le bassin d‟aération consomme 75% de l‟énergie fournie à la station d‟épuration. De ce fait,

la principale source de réduction de la consommation énergétique se fera au niveau du

traitement biologique (Muller et al., 1996). Les turbines sont en marche pendant 2 h de temps

d‟affilé ensuite, elles s‟arrêtent pendant 1h ce qui nous donne un temps de marche de 16 h sur

24h de fonctionnement. Pour réduire la consommation énergétique, nous allons réduire le

temps de marche des turbines de 15 minutes sur les 2 h 00. Ce qui nous donne 1h 45 minutes.

Pour une journée de fonctionnement, les turbines seront en marche que pendant 13 h 45

minutes au lieu de 16 heures.

Turbine Aération

Chaque moteur des aérateurs est traversé par une intensité de 10A.

La puissance active consommée par le bassin d‟aération sera :

P = U*I* 3*Cos φ

P=380*10*1,732*0,8=5,26 kW

Energie consommée= Puissance utile*Temps de fonctionnement

Temps de fonctionnement 13h 45 minutes en 24h de fonctionnement

W=P*t

W=5,26*13,45=70,747 kWh pour une turbine d‟aération

L‟énergie consommée pour les turbines d‟aération sera en 1 jour :

W=70,747*4=282,988 kWh.

L‟énergie consommée pour les turbines d‟aération sera en 365 jours :

W=282,988*365= 103290,62 kWh

Le tableau XII donne Energie Annuelle consommée par le bassin d‟aération en fonction du

temps de fonctionnement du bassin d'aération

Tableau XII: Energie Annuelle consommée par le bassin d’aération en fonction du

temps de fonctionnement du bassin d'aération

Temps

Energie

16 heures de temps de

fonctionnement

13 heures 45 minutes de

fonctionnement

Energie Annuelle

consommée par le bassin

d‟aération (kWh)

122727,6 103290,62




L’énergie totale consommée par la Step en 24 h de fonctionnement avec réduction du

temps de fonctionnement du bassin d’aération

Energie totale= Energie clarificateur + Energie aérateur+ Energie Dégrilleur +Energie

recirculation et silos à boues

Energie totale= 16,17+282,988+96+1,08=396,238 kWh contre 449 kWh avec 16h de temps de

marche des turbines d‟aération.

L’énergie totale consommée par la Step en une année de fonctionnement avec réduction

du temps de fonctionnement du bassin d’aération

Coût= Puissance totale*Nombre de jours*Prix unitaire

Montant=396,238*365*55,53

Coût Annuel= 8.031.130.091 FCA contre 9.110.669 F FCA

Le tableau XIII montre le coût de la consommation énergétique de la station d‟épuration en

fonction du temps de fonctionnement des turbines d‟aération

Tableau XIII : Cout de la consommation énergétique de la Step en fonction du temps de

fonctionnement.

Energie (kWh) Coût de la consommation

Consommation énergétique

Annuelle de la Step avec 16h

de fonctionnement du bassin

d‟Aération

164067,5 9.110.669 F FCA

Consommation énergétique

Annuelle de la Step avec 13

h 45 minutes de

fonctionnement journalier du

bassin d‟aération

144626,87 8.031.131 F CFA

Marge 19440,63 1079538 FCFA

Avec la réduction du temps de fonctionnement de la turbine du bassin d‟aération, nous

économisons 19440,63 KWh pour un montant 1.079538 F FCA sur les frais d‟exploitation de

la Step. Nous allons chercher à déterminer si la réduction du temps d‟aération influe sur le

rendement épuratoire




5. Caractérisation des performances épuratoires après réhabilitation de la Step

Après le diagnostic et la réhabilitation des ouvrages défectueux, l‟analyse des eaux brutes et

des eaux traitées a été faite. Les caractéristiques des effluents sont de même nature que ceux

analysés avant la réhabilitation.

5.1. Caractérisation des paramètres des paramètres de pollution des eaux usées brutes

et des effluents traités après réhabilitation sont données dans le tableau 14

Le tableau ci-après montre les caractéristiques des effluents à l‟entrée et à la sortie de la

station d‟épuration.

Tableau XIV: Paramètres physico-chimiques de Février à Avril 2018

Paramètres Moyenne Minimum Maximum Ecart-type

Nombre

d'échantillons

DBO5 entrée (mg/L) 241,15 112 350 45,92 26

DBO5 sortie (mg/L) 20,20 8,29 36 4,62 26

DCO 399,21 235,3 52,25 63,15 26

DCO sortie (mg/L) 33,21 15 48,9 6,66 26

MES entrée (mg/L) 244,81 158 355,2 48,34 26

MES sortie (mg/L) 10,92 5 22 3,54 26

Azote Total entrée

(mg/L) 43,73 30,12 49,6 3.31 26

Azote Total sortie

(mg/L) 3,56 1,2 1961 0,32 26

Nitrates entrée

(mg/L) 1,585 1 2,1 0,32 26

Nitrates sortie (mg/L) 38,79 24,42 48,07 4,56 26

Phosphates 6,91 4,36 9 0,867 26

Phosphore Total 11,01 9 13 0,985 26

Potassium entrée

(mg/L) 11,54 6,6 18,6 2,76 26

Potassium sortie

(mg/L) 8,30 2,5 15,6 2,47 26

Ph entrée 7.36 6.8 7.8 0,26 26

Ph sortie 7,17 6,5 7,7 0,23 26

Température entrée

(°C) 26,43 28,7 23 1,05 26

Température sortie

(°C) 22,66 20 26 1,5 26

Conductivité entrée

(µS/cm) 742,761 682 803 26,9 26

Conductivité sortie

(µS/cm) 649 496 6,36 26




La concentration moyenne en MES dans les rejets s‟élève à 10,92 mg/L pour un flux entrant

de 117,5 kg/J. Celle de la DCO est de 33,21 mg/L avec un flux de 191,62 kg/J. La

concentration DBO5 a une concentration moyenne de 20,20 mg/L dans les rejets de la step

pour un flux de 115,752 kg/J. Ces concentrations en MES, DCO et DBO5 à la sortie de la Step

sont bien conformes par rapport aux normes de rejets rejet recommandées en Côte d‟Ivoire

par l‟Arrêté n°01164/MINEEF/CIAPOL/SDIIC du 04 Novembre 2008.

5.2. Les Performances épuratoires des paramètres de pollution après la mise en œuvre

des solutions proposées

Pour évaluer l‟impact de la réhabilitation sur les paramètres de pollution, nous avons

déterminé le rendement d‟épuration.

La figure 27 montre les rendements épuratoires des paramètres de pollution avant et après la

réhabilitation.

(a) (b)

Figure 27 : Rendement des paramètres de pollution avant et après la réhabilitation

Sur la figure de gauche (a) de gauche les rendements calculés avant la réhabilitation, pour les

MES, la DCO et la DBO5 (en bleu) étaient respectivement 67%, 50% et 51%. Ces résultats

étaient inférieurs au rendement minimum recommandé (en rouge) selon la norme ivoirienne.

Après la réhabilitation, sur la de droite, le rendement moyen des matières en suspension est de

94%, celui de la DCO est de 91% et pour la DBO5 91%. L‟on remarque que ces rendements

0.00%

20.00%

40.00%

60.00%

80.00%

100.00%

MES DCO DBO5

Re

nd

em

en

t

Rendement d'épuration Rendement minimum

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

rMES rDCO Rdbo5

Re

nd

em

en

t

Rendement (%) Rendement minimum (%)




moyens (en bleu) sont supérieurs au rendement minimum recommandé selon l‟Arrêté

n°01164/MINEEF/CIAPOL/SDIIC du 04 Novembre 2008.

L‟augmentation des rendements s‟explique par la réhabilitation des ouvrages défectueux. En

effet, le dégrilleur qui ne retirait plus les déchets solides a été remis en état de marche,

l‟aérateur de surface qui était à l‟arrêt a été dépanné. La mise en marche de la quatrième

turbine a favorisé le mélange homogène de l‟eau à traiter et une meilleure oxygénation du

bassin . Le moteur du pont mobile du clarificateur a été également remis en fonctionnement.

Ces rendements sont comparables à ceux obtenus par Souha et Sekrane (2017) sur la station

d‟épuration de Ain El Hadjar, qui a été réhabilitée en 2002, et depuis les performances

épuratoires respectent la norme Algérienne.

Les rendements épuratoires du Nitrate,

Le rendement du nitrate est -0,96 %. Ce rendement traduit une quantité importante d‟oxygène

dans le bassin d‟aération. Aussi, la concentration en entrée du nitrate est inférieure à celle de

sortie, ce qui est naturel dans une eau domestique (Mercoiret, 2010) L‟oxygène favorise

l‟oxydation de l‟ammonium au niveau du bassin d‟aération. Ce rendement est différent de

celui obtenu par Souha et Sekrane (2017) sur la station de Ain El Hadjar.

Conclusion partielle

Les performances épuratoires de la station d‟épuration en DBO5, DCO et les MES de février à

Juin 2017 étaient faibles par rapport au rendement minimum recommandé. Après la

réhabilitation des appareils défectueux, les performances épuratoires ont été améliorées.




CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS




L‟étude que nous avons réalisée sur la station d‟épuration à Boues activées de Sucrivoire avait

pour but d‟améliorer le fonctionnement de la station d‟épuration à partir de son diagnostic qui

nous a permis d‟identifier les principaux dysfonctionnements rencontrés sur la station.

Le diagnostic a été effectué à partir de l‟observation des différents ouvrages se rapportant à la

station d‟épuration et à la caractérisation des effluents. De façon générale, il en ressort que le

dégrilleur, le bassin d‟aération et le clarificateur ne fonctionnaient pas correctement. Une

remontée de boue s‟observait au niveau du clarificateur Aussi, les rendements épuratoires de

la DBO5, la DCO et des MES respectivement de 51% ,50% et 67 % ne respectaient pas les

rendements minimum recommandés selon la norme ivoirienne. De même, dans les rejets, la

concentration des MES et de la DBO5 ne respectaient pas la norme. La détermination des

paramètres de fonctionnement de la station montre que le temps de séjour, et l‟âge des boues

ne correspondaient pas à ceux d‟une station fonctionnant à faible charge à cause des

dysfonctionnements.

Après ces constats, des solutions techniques et économiques ont été proposées. En effet, tous

les ouvrages et moteurs qui ne fonctionnaient pas correctement ont été remis en état de

fonctionnement . Le temps de fonctionnement des aérateurs a été réduit de 15 min avec une

amélioration de la qualité des effluents traités. Avec cette réduction, le cout de

fonctionnement annuel de la Step est passé de 9.110.669 FCFA à 8.031. 131 FCFA.

Après la réhabilitation des ouvrages, les rendements de la DBO5, la DCO et des MES sont

passés à 91%,91% et 94% et leur concentration dans les effluents de sortie respectent les

normes ivoiriennes des rejets d‟eaux usées traitées

Cependant, pour maintenir un traitement respectant les normes de rejet, nous formulons les

recommandations suivantes pour la gestion de la station d‟épuration

-Faire des contrôles réguliers sur l‟état des ouvrages

-Se procurer de matériels de secours dans le cas où des pannes surviendraient tels que :

groupes électrogènes pour maintenir l'insufflation d'air ou le brassage, pompes et moteurs,

turbines d'aération

-Effectuer les analyses des paramètres de pollution au moins deux fois/semaine

-




-Remplacer la sonde à oxygène

- Evacuer les boues rapidement vers le site stockage après les avoir mises en sac

-Renforcer la recharge en sable sur les lits de séchage

-Analyse complète des boues en vue d‟une utilisation valorisation

-Recruter un technicien électro-mécanicien et un ingénieur en eau et assainissement pour la

gestion de la station d‟épuration



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page I

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Sucrivoire (2015). Archives Sucrivoire.



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page IV

ANNEXES

Annexe 1 : Protocole d’analyse MES

Homogénéiser vigoureusement l‟échantillon jusqu‟à ce que les particules déposées

au fond de la bouteille remontent à la surface.

Mettre 20 ml d‟eau distillé dans la cuve, c‟est le blanc de la lecture.

Mettre rapidement 20 ml de l‟échantillon dans une cuve.

Allumer le spectrophotomètre.

Appuyer sur l‟icône programme favoris

Appuyer sur l‟icône Solides en Suspension

Introduire le blanc dans le compartiment des cuves du spectrophotomètre

Appuyer sur l‟icône Zéro pour faire le zéro (l‟écran affiche 0 mg/L)

Retirer le blanc

Introduire dans le compartiment des cuves, la cuve contenant l‟échantillon d‟eau à

analyser. Fermer le couvercle.

Appuyer sur Mesure.

La valeur affichée est en mg/L de MES

L‟analyse des Matières en Suspension concernent l‟entrée, la sortie de la Step, le bassin

d‟aération, la boue ré-circulée. L‟analyse s‟est faite à l‟aide du spectrophotomètre DR

3900.Ils ont été mesuré à partir de l‟échantillon composite. Les échantillons sont mis dans une

fiole de 20 ml pour la lecture. Le mode opératoire est détaillé en Annexe1.

Spectrophotomètre DR 3900 et les différents échantillons d'analyse



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page V

Annexe 2 : Protocole d’analyse du pH

Mettre en marche le pH mètre.

Prélever la quantité nécessaire d‟échantillon à analyser.

Laisser refroidir l‟échantillon à environ 20°C -25°C.

Nettoyer les électrodes à l‟eau distillé puis rincer avec l‟échantillon à analyser.

Plonger l‟électrode dans l‟échantillon à analyser.

Faire la lecture après la stabilisation de la valeur indiquée à l‟écran de l‟appareil.

Rincer abondamment les électrodes dans l‟eau distillée.

Eteindre l‟appareil.

.

PH-mètre Knick 765 Calmatic

Annexe 3 : Protocole d’analyse Conductivimètre

Mettre en marche le conductivi- mètre.

Prélever la quantité nécessaire d‟échantillon à analyser.

Laisser refroidir l‟échantillon à environ 20°C -25°C.

Nettoyer les électrodes à l‟eau distillé puis rincer avec l‟échantillon à analyser.

Plonger l‟électrode dans l‟échantillon à analyser.

Faire la lecture après la stabilisation de la valeur indiquée à l‟écran de l‟appareil.

Rincer abondamment les électrodes dans l‟eau distillée.

Eteindre l‟appareil.



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page VI

Les mesures ont été faites à l‟entrée et à la sortie de la Station. Le mode opératoire est

décrit à l‟Annexe3.

Le Conductivimètre

Annexe 4 : Protocole d’analyse DCO

Préparation de l‟échantillon : Les échantillons d‟effluents et d‟eaux usées pouvant contenir

des matières non dissoutes ou particulaires, procéder à une homogénéisation de l‟échantillon

en le plaçant sous l‟agitateur à hélice pendant 30 secondes, afin d‟améliorer l‟exactitude et la

reproductibilité du test. Ensuite, effectuer l‟analyse comme suit :

1°) Allumer le thermo-réacteur Eco 8, régler le contrôle de la température à 150 °C et

le temps de marche à l‟infini, puis placer l‟écran de sécurité en position ; laisser le

thermo-réacteur chauffé jusqu'à la température de 150 °C (indiquée par une alarme

sonore de l‟appareil pendant 5 secondes) ;

2°)- Préparer le tube échantillon comme suit : secouer vigoureusement le pot

d‟échantillon pour mettre en suspension tous les sédiments ; retirer le capuchon d‟un

tube test et ajouter 2 ml d'échantillon à l‟aide d‟une pipette graduée de 2 ml ;

3°) - Replacer le capuchon hermétiquement et inverser le tube test doucement pour

mélanger son contenu (le tube devient chaud lors du mélange) ; s‟assurer que tout le

précipité est en suspension avant de continuer ; étiqueter le tube en utilisant les

étiquettes fournies dans le pack de réactifs et le placer dans le thermo-réacteur ;

Vérifier que l'écran de sécurité est en position ;



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page VII

4°) - Préparer un tube témoin en répétant les étapes 2 et 3 et en utilisant 2 ml d'eau

désionisée ou distillée à la place de l'échantillon. Cette étape peut être omise si un tube

blanc de réactif approprié est déjà disponible (le tube blanc de réactif peut être préparé

chaque semaine et utilisé à plusieurs reprises avec tous les échantillons préparés à

partir du même lot de tubes réactifs. Le tube témoin doit être stockée dans l'obscurité,

par exemple dans l'emballage d'origine entre l'utilisation) ;

6°) Enlever soigneusement chaque tube, inverser doucement pour les mélanger ;

7°) Laisser refroidir les tubes à température ambiante ;

8°) Sélectionnez Phot 82 sur le photomètre Palintest 7500 ;

9°) Essuyer le tube témoin, l‟insérer dans le porte-tube du photomètre pour faire le

zéro de l‟appareil lorsque celui-ci affiche « insérer témoin », puis appuyer sur le

bouton « Ok » ;

10°) Essuyer le tube échantillon, l‟insérer dans le porte-tube du photomètre pour la

lecture de l‟échantillon lorsque l‟appareil affiche « insérer l‟échantillon » et appuyer

sur le bouton « Ok » ;

11°) Noter le résultat affiché en mg/l O2.

NB : Faire une dilution lorsque les valeurs lues sont supérieures à 2000 mg/l O2.

Matériel

Thermo-réacteur Eco 8 Velp Scientifica

Photomètre Palintest 7500

Agitateur à hélices RW16 basic Ika®-Werk

Pipette graduée 2 ml

Réactifs

- Tube tests DCO de 50 à 2000 mg/l O2

-De l‟eau désionisée ou distillée



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page VIII

Photomètre Palintest 7500 et le thermoréacteur Eco 8

Annexe 5 : Protocole de détermination du volume décanté en 30 minutes

Matériel

Eprouvette de 1000 ml

Support horizontal

Chronomètre

Prélever un échantillon de boue homogène et représentatif du bassin d‟aération (de

préférence en sortie du bassin, l‟aérateur étant en fonctionnement depuis ¼ d‟heure)

et un échantillon d‟eau clarifiée (éviter les flottants) pour les éventuelles dilutions.

Remplir une éprouvette avec un litre de boue remise en suspension.

Agiter l‟éprouvette vigoureusement de bas en haut sans perdre du mélange (obturer

avec la paume de la main protégé avec du parafilm ou un gant).

Poser l‟éprouvette sur un plan horizontal stable non soumis à des vibrations, à

l‟ombre pour éviter l‟augmentation de la température et déclencher la minuterie.

Après 30 minutes, noter le niveau du voile de boue (interface boue-eau) dans

l‟éprouvette. Cette valeur notée VD30, doit impérativement être comprise entre 100 et

300 ml. Dans le cas contraire, vider l‟éprouvette, la rincer et introduire 500 ml de

boue et d‟eau clarifiée ce qui correspond à une dilution au ½ et suivre la procédure à

partir du point 3.

Les étapes 3 à 5 doit être refaites avec des dilutions plus importantes (1/4de boue, 1/5…)

jusqu‟à obtenir les conditions de validité du test (entre 100 et 300 ml de volume décanté après

30 minutes).



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page IX

Annexe 6: Caractéristiques physico-chimiques à l'entrée et à la sortie de la Step

Sucrivoire de février à Juin 2017

Dates

DBO5

(mg/L)

DBO5

Sortie

(mg/L)

DCO

(mg/L)

DCO

Sortie

(mg/L)

MES

entrée

(mg/L)

MES

Sortie

(mg/L) Ph entrée

Ph

Sortie

02/02/2017 233 115 306 156 248 91 8 7,7

10/02/2017 253 121 338 175 259 111 7,1 6,9

20/02/2017 250 122 339 178 254 86 7,6 7,2

27/02/2017 235 112 314 163 228 64 8,2 7,7

03/03/2017 273 136 406 203 250 97 7,7 7,1

10/03/2017 249 120 355 184 236 85 7,8 7

24/03/2017 258 123 356 185 237 68 8,2 7,1

07/04/2017 267 128 370 192 252 73 7,9 7,3

14/04/2017 238 119 318 159 253 55 7,4 6,9

28/04/2017 248 123 352 176 249 67 8,8 7,6

05/05/2017 242 130 296 136 236 60 7,8 7,1

16/05/2017 240 130 300 138 237 80 8,1 7,5

25/05/2017 282 135 392 203 226 74 8,3 7

12/06/2017 262 126 368 191 268 100 7,9 7,2

MOY 252 124 344 174 245 79 7,9 7,91429

MAX 282 136 406 203 268 111 8,8 7,7

MIN 233 112 296 136 226 55 7,1 6,9

Ecart-type 11,74 5,61 27,71 17,01 10,183673 13,5 0,30 0,23163



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page X

Annexe 7: Caractérisation des eaux à l'entrée et à la sortie de la Step de Février à Juin

2017

Dates

Temp

entrée (°C)

Temp

sortie

(°C)

Cond entrée

(µS/cm)

Cond

sortie

(µS/cm)

Nitrates

entrée

(mg/L)

Nitrate

sortie

(mg/L)

NT entrée

( mg/L)

NT sortie

(mg/L)

PT

(mg/L)

PT sortie

(mg/L)

02/02/2017 21,7 22,2 733 577 3,5 48 58 30 13 10,6

10/02/2017 23 24,4 758 601 2,9 42 48 22 11 7

20/02/2017 22,1 20,5 780 620 2,2 37 42 23 10 8,2

27/02/2017 23,2 21,8 699 545 1,85 35 37,5 17 12 9,72

03/03/2017 24,6 22 707 538 2,3 42 45,2 23 13,2 10,6

10/03/2017 20,1 25 688 512 2,5 39 41,9 22 11,3 9,26

24/03/2017 22,4 22,2 705 521 1,75 41 46 21,7 12,4 10,16

07/04/2017 23,1 23 800 639 1,89 38 45 24 10,8 8,75

14/04/2017 21 23,5 720 560 2,2 40 42 23 12,36 10,15

28/04/2017 22 24,4 689 530 1,97 38 40,9 19 12,4 10

05/05/2017 23,5 20,8 703 560 2,3 42 48 21 11,5 9

16/05/2017 23,7 22 722 601 1,8 39,5 41,4 22,5 13,1 10,24

25/05/2017 21,2 21,8 730 588 1,75 38,7 41 19,8 10,9 8,9

12/06/2017 24 23,6 754 620 2,4 42 44 21,6 13,4 11

MOY 22,54 22,65714 727,71 572,29 2,24 40,16 44,35 22,1142857 11,95 9,54142857

MAX 24,6 25 800 639 3,5 48 58 30 13,4 11

MIN 20,1 20,5 688 512 1,75 35 37,5 17 10 7

Ecart-type 104 1,136735 26,96 34,29 2,11 2,29 12,655102 2,81776435 0,89 0,87693878



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page XI

Annexe 8:Temps de séjour des boues de Février à juin 2017

Dates Vlb (L) Cba (mg/L) Cba (g/L) Cbr (g/L) Clb (g/L) tr Qr (L/h) Ts (h)

02/02/2017 58875 1260 1.26 40,3 14,2733333 3% 645,491803 32,304316

10/02/2017 58875 1350 1,35 58,5 20,4 2% 472,440945 43,4567949

20/02/2017 58875 1270 1,27 60,45 20,9966667 2% 429,199054 47,6459744

27/02/2017 58875 1400 1,4 58,575 20,4583333 2% 489,72453 41,9891434

03/03/2017 58875 1360 1,36 55,38 19,3666667 3% 503,517216 40,8901329

10/03/2017 58875 1430 1,43 59,27 20,71 2% 494,467497 41,6043118

24/03/2017 58875 1490 1,49 60,58 21,1866667 3% 504,315451 40,8283671

07/04/2017 58875 1390 1,39 63,56 22,1133333 2% 447,16101 45,8075765

14/04/2017 58875 1370 1,37 62 21,58 2% 451,921491 45,3448194

28/04/2017 58875 1440 1,44 60 20,96 2% 491,803279 41,8195667

05/05/2017 58875 1420 1,42 58,5 20,4466667 2% 497,547302 41,3583492

16/05/2017 58875 1390 1,39 55,5 19,4266667 3% 513,76825 40,1115056

25/05/2017 58875 1450 1,45 56,65 19,85 3% 525,362319 39,2674407

MOY 1386,15385 1,38615385 57,6357692 20,1360256 2% 497,440011 41,7252537

MAX 1490 1,49 63,56 22,1133333 3% 645,491803 47,6459744

MIN 1260 1,26 40,3 14,2733333 2% 429,199054 32,304316

Ecart-type 49,3491124 0,06627449 3,49431953 1,17345168 0,00157971 31,5941959 2,41728505

Annexe 9: Indice de boues de février à Juin 2017

Dates Cba (g/L)

VD 30

(ml/L)

Indice de Boues

(ml/g)

02/02/2017 1.26 100 79.3650794

10/02/2017 1.35 100 74.0740741

20/02/2017 1.27 100 78.7401575

27/02/2017 1.4 100 71.4285714

03/03/2017 1.36 100 73.5294118

10/03/2017 1.43 100 69.9300699

24/03/2017 1.49 100 67.114094

07/04/2017 1.39 100 71.942446

14/04/2017 1.37 100 72.9927007

28/04/2017 1.44 100 69.4444444

05/05/2017 1.42 100 70.4225352

16/05/2017 1.39 100 71.942446

25/05/2017 1.45 100 68.9655172

MOY 1.38615385 100 72.1420644

MAX 1.49 100 67.114094

MIN 1.26 100 79.3650794

Ecart-type 0.06627449 40 603.550499



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page XII

Annexe 10: Caractéristiques des silos à boues

Marque du silo ................................................ : SD-EAU

Type ................................................................. : cylindrique

Diamètre .......................................................... : 2,20 m

Hauteur totale .................................................. : 5,00 m

Nombre ............................................................ : 2

Volume unitaire ............................................... : 18 m3

Construction silo

ouvrages .......................................................... PEHD

Construction crépine

matériau .......................................................... inox 304L

maille .............................................................. 1000 µm

Diamètre ......................................................... DN 80

Accessoires

1 vanne opercule DN 80 par silo pour vidange des boues

Réseau évacuation des boues DN 80 par silo

2 contacteurs de niveau par silo

1 réseau évacuation des égouttures DN 80 par silo avec système de régulation de débit

anti-colmatage de crépine (Sucrivoire, 2015).

Annexe 11: Nombre de sacs collectés sur 5 mois

Dates Sacs de boues collectés

08/03/17 77

12/03/17 109

13/03/17 159

14/03/17 78

05/05/17 61

06/05/17 61

07/05/17 45

08/05/17 46

10/05/17 49

11/05/17 27

09/08/17 129

10/08/17 96

11/08/17 83

17/08/17 151

Total 1171



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page XIII

Annexe 12: Charge massique et charge volumique de février à Juin 2017

Dates DBO5

(mgO2/L)

DBO5

(Kg/m3)

DBO5*Q

(Kg/j)

MES BA

(Kg/m3)

MES*Q

(kg/j)

MVS

(kg/m3)

Cm (Kg DBO5 /kg

MVS.j)

Cv (Kg DBO5/

m3.j)

V BA

(m3)

02/02/2017 233 0.233 111.84 1.26 604.8 0.882 0.195683212 0.172592593 648

10/02/2017 253 0.253 121.44 1.42 681.6 0.994 0.188538639 0.187407407 648

20/02/2018 250 0.25 120 1.35 648 0.945 0.195963159 0.185185185 648

27/02/2017 235 0.235 112.8 1.27 609.6 0.889 0.195808857 0.174074074 648

03/03/2017 273 0.273 131.04 1.4 672 0.98 0.206349206 0.202222222 648

10/03/2017 249 0.249 119.52 1.36 652.8 0.952 0.193744164 0.184444444 648

24/03/2017 258 0.258 123.84 1.43 686.4 1.001 0.190920191 0.191111111 648

07/04/2017 267 0.267 128.16 1.49 715.2 1.043 0.189623948 0.197777778 648

14/04/2017 238 0.238 114.24 1.39 667.2 0.973 0.181188383 0.176296296 648

28/04/2017 248 0.248 119.04 1.37 657.6 0.959 0.191557564 0.183703704 648

05/05/2017 242 0.242 116.16 1.44 691.2 1.008 0.177836567 0.179259259 648

16/05/2017 240 0.24 115.2 1.42 681.6 0.994 0.178850883 0.177777778 648

25/05/2017 282 0.282 135.36 1.39 667.2 0.973 0.214685395 0.208888889 648

12/06/2017 262 0.262 125.76 1.45 696 1.015 0.191205984 0.194074074 648



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page XIV

Annexe 13: Age des boues et quantité de boues extraits du système de février à Juin

2017

Dates MES ( entrée mg/L) MES entrée (g/L) F MES (kg/j) Δ MES (kg/j) Age des boues (j) Kg MES extraite/j

02/02/2017 201 0.201 96.48 87.4944 9.331797235 64.81066667

10/02/2017 212 0.212 101.76 93.744 9.815668203 69.44

20/02/2018 207 0.207 99.36 92.1312 9.495154736 68.24533333

27/02/2017 181 0.181 86.88 83.8656 9.812843407 62.12266667

03/03/2017 203 0.203 97.44 95.9616 9.453781513 71.08266667

10/03/2017 189 0.189 90.72 88.3008 9.980430528 65.408

24/03/2017 190 0.19 91.2 90.3168 10.2598852 66.90133333

07/04/2017 205 0.205 98.4 95.1552 10.14679177 70.48533333

14/04/2017 206 0.206 98.88 89.5104 10.06274131 66.304

28/04/2017 202 0.202 96.96 90.72 9.785714286 67.2

05/05/2017 189 0.189 90.72 86.8896 10.73914485 64.36266667

16/05/2017 190 0.19 91.2 86.688 10.61461794 64.21333333

25/05/2017 179 0.179 85.92 92.9376 9.691664084 68.84266667

12/06/2017 221 0.221 106.08 97.3728 9.649511979 72.128



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page XV

Annexe 14: Rendement épuratoire de la DCO, des MES, de la DBO5, du Nitrate, de

l'azote Total et du Phosphore Total

Dates r DCO r MES r DBO5 RNO3

r Azote

Total r PT

02/02/2017 0,50 0,65 0,51 -65% 48% 18%

10/02/2017 0,52 0,58 0,52 -58% 54% 36%

20/02/2017 0,50 0,66 0,51 -66% 45% 18%

27/02/2017 0,51 0,72 0,52 -72% 55% 19%

03/03/2017 0,50 0,60 0,50 -60% 49% 20%

10/03/2017 0,52 0,63 0,52 -63% 47% 18%

24/03/2017 0,51 0,71 0,52 -71% 53% 18%

07/04/2017 0,51 0,69 0,52 -69% 47% 19%

14/04/2017 0,50 0,78 0,50 -78% 45% 18%

28/04/2017 0,50 0,73 0,50 -73% 54% 19%

05/05/2017 0,44 0,82 0,46 -82% 56% 22%

16/05/2017 0,44 0,49 0,46 -49% 46% 22%

25/05/2017 0,51 0,68 0,52 -68% 52% 18%

12/06/2017 0,51 0,63 0,52 -63% 51% 18%

MOY 0,50 0,67 0,51 -67% 50% 20%

MAX 0,52 0,82 0,52 -49% 56% 36%

MIN 0,44 0,49 0,46 -82% 45% 18%

Ecart-type 0,016 0,084 0,015 0,063 0,033 0,027



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page XVI

Annexe 15: Paramètres physico-chimiques de la Step de Février à Avril 2018

Dates Mon entrée Mes sortie DCO entrée DCO Sortie DBO5 entrée DBO5 Sortie

23/02/2018 188 8,04 387 28,6 112 8,29

26/02/2018 202 6 355 26,3 180 14

28/02/2018 177 11 290 42 165 24,1

03/03/2018 208 18 300 36,7 188 23,5

07/03/2018 199 9 280 36,5 177 23

10/03/2018 158,8 17,07 235,3 30,9 140 18

12/03/2018 201,8 8,7 321 17,6 192 10

14/03/2018 180,9 11,2 356 28 223 17

17/03/2018 195,5 15,06 416,4 30,7 260 19

19/03/2018 176 5 444 41,2 230 20

21/03/2018 235,6 16 394 33,6 236 23

24/03/2018 355,2 15,14 454,4 36,5 270 23,6

26/03/2018 302 9,2 430 41 260 24

29/03/2018 286 11 444,3 40 225 20

31/03/2018 301,7 19 450 42 281 30

03/04/2018 324 12 486,5 39 250 20

05/04/2018 289 16,5 504 30 301 16,2

07/04/2018 261,5 12 525,2 28,2 300 18

10/04/2018 300,89 15 456 36 240 17,9

12/04/2018 250,8 22 411 22 280 14,5

14/04/2018 320 18,7 500,5 48,9 230 21

17/04/2018 280 11 396,8 32,6 350 28,2

19/04/2018 240,5 15,6 456 15 280 11

21/04/2018 280 13,9 380 22 320 19

24/04/2018 260 19,4 300,45 39,2 270 36

27/04/2018 190,9 8,5 405,8 39 310 26

MOY 244,811154 13,2311538 399,217308 33,2115385 241,153846 20,2034615

MAX 355,2 22 525,2 48,9 350 36

MIN 158,8 5 235,3 15 112 8,29

Ecart type 48,3496154 3,79730769 61,158284 6,66449704 45,9230769 4,62784024



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page XVII

Annexe 16: Paramètres physico-chimiques de Février à Avril 2018

Dates

Phosphates

entré

Phosphates

sortie PT entrée PT sortie NTK entrée NTK sortie NO3 entrée

23/02/2018 2,6 2,13 10,96 6,45 38,4 1,42 1,88

26/02/2018 2,8 2,22 12,4 7,2 42,7 8,2 1

28/02/2018 2,3 1,88 9,5 5 41 1,8 1,92

03/03/2018 3 2,4 13 6,3 43,5 8,4 1,07

07/03/2018 2,8 2,25 11,1 6 44 6,3 1,22

10/03/2018 1,58 1,25 12,22 7 42 1,23 1,04

12/03/2018 2,4 1,97 9 8,34 39 2,35 1,97

14/03/2018 2 1,6 10,01 6,89 43 6,45 1,23

17/03/2018 3,3 2,55 11,66 5,36 45 2,22 1,29

19/03/2018 3,1 2,43 12,21 6,23 40,5 2,02 1,66

21/03/2018 2,9 2,32 11,84 4,36 43,67 1,87 1,24

24/03/2018 3,5 2,7 9,35 7,97 49,03 19,61 1,59

26/03/2018 2,8 2,2 10,21 6,74 48,2 8,06 1,88

29/03/2018 3,2 2,5 11,33 7,4 48,7 1,88 1,12

31/03/2018 3,6 2,88 12,4 8,01 49,01 5,92 1,36

03/04/2018 3 2,34 12,1 6,22 46 2,22 2,02

05/04/2018 3,25 2,62 10,89 5,22 42 1,43 1,96

07/04/2018 3,8 3 11,6 8,27 30,12 1,89 1,77

10/04/2018 3,24 2,52 10,5 7 48,4 2,89 1,6

12/04/2018 3 2,35 9,2 6,9 45 2,6 2

14/04/2018 3,2 2,6 11,8 7,2 49 3 2,1

17/04/2018 4,29 3 12,4 8 38,9 9,89 1,1

19/04/2018 3,2 2,5 10,1 7,36 41,23 2,25 1,75

21/04/2018 2,75 2,2 12,17 9 43,2 3,2 2

24/04/2018 2,5 2 10,8 7,8 46 2,51 1,64

27/04/2018 3,65 2,7 9,9 7,5 49,6 3 1,8

MOY 2,990769231 2,350384615 11,1019231 6,91230769 43,7369231 4,33115385 1,585

MAX 4,29 3 13 9 49,6 19,61 2,1

MIN 1,58 1,25 9 4,36 30,12 1,23 1

Ecart type 0,420650888 0,295769231 0,985 0,86751479 3,31514793 2,93698225 0,32153846



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page XVIII

Annexe 17: Extrait de l’ARRETE N° 01164 du 04 Novembre 2008 portant

réglementation des rejets et émissions des installations classées pour la protection de

l’environnement

PARAMETRES CRITERES S/DIIC FLUX JOURNALIER (F)

pH 5,5 – 8,5 - - -

Température ‹ 40°C -- -

Matières en suspensions 150 mg/l

50 mg/l

Si F ‹ 15 kg/j

Si F › 15 kg/j

Demande Chimique en

Oxygène (DCO)

500 mg/l

300 mg/l

Si F ‹ 150 kg/j

Si F › 150 kg/j

Demande Biochimique en

Oxygène (DBO5)

150 mg/l

100 mg/ l

Si F ‹ 50 kg/j

Si F › 50 kg/j

Azote total 30 mg/l

10 mg/l

Si F ≥ 150 kg/j

Si F ≥ 300 kg/j

Phosphore total 2 mg/l

1mg/l

Si F ≥ 40 kg/j

Si F ≥ 80 kg/j

Huiles et graisses 20 mg/l

10mg/l

Si F ‹ 0,1 kg/j

Si F › 0,1 kg/j

Fer 5 mg/l Si F › 0,02 kg/j

Chrome 0,5 mg/l Si F › 0,005 kg/j

Plomb 0,5 mg/l Si F › 0,005 kg/j

Cuivre 0,5 mg/l Si F › 0,005 kg/j



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page XIX

Annexe 18: Point de prélèvement à l'entrée et à la sortie de la station



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page XX

Annexe 19 : Planning d’entretien de la station

N=Nettoyage

V= Vérification du fonctionnement

R= Relevé des compteurs

G= Graissage

Vi=Vidange et niveaux

Ce= Contrôle électrique

Vm=Vérification mécanique

Ci= Contrôle instrumentation

Test de contrôle :

-Test eau brute : aspect_pH_EH_T°C

-Test eau traitée

-Limpidité (disque de Secchi)

-Test au permanganate

-O2 dissous (boue activée uniquement)

-Eh : Potentiel d‟oxydoréduction

-Décantation 30 minutes par la méthode de dilution (boue activée et recyclée uniquement)

Le tableau ci-après donne les directives du planning d‟entretien de la station (Monod, 1994).



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page XXI

Ouvrages Nature des interventions Fréquence

Poste de relèvement

Eaux brutes Test de contrôle Selon besoin

Panier de dégrillage Nettoyage 2 fois/semaine

Pompe de relèvement Nettoyage 2 fois/semaine

Contrôle électrique Chaque 1000h

Vérification mécanique + Vi Chaque 2500h

Vérification des débits 1 fois/an

Bâche de relèvement Nettoyage 1 fois/15 jours

Hydrocurage 1 fois chaque 3-6 mois

Prétraitement

Dégrillage automatique N+V+R+G 2 fois/semaine

Dessablage à canal Manoevre+Nettoyage 2-3 fois/semaine

Déshuileur statique Manoevre+Nettoyage 2-3 fois/semaine

Bassin d'aération

Bassin d'aération ouvrage Nettoyage 2-3 fois/semaine

Aérateur de surface

Vérification de

Fonctionnement+ Relevé des

compteurs 2-3 fois/semaine

G+Vi+Ce+Vm Chaque 2500h

Boues activées Tests de boues 2 fois/semaine

Clarificateur

Bassin et goulotte évacuation Nettoyage 2-3 fois/semaine

Vidange Totale éventuelle 1 fois chaque 2-5 ans

Pont racleur V+R 2 fois/semaine

G+Ci+Ce+Vm Chaque 2000h

Remise à l'état du racleur Selon besoin

Eaux traitées Test de Contrôle 2 fois /semaine

Analyse de Contrôle 4 fois/an

Analyse particulière Selon besoin

Bilan de charge sur 24

heures 1 fois/an

Poste de recirculation des

boues

Bâche de recirculation Hydrocurage 1 fois /an

Pompe de recyclage M+V+R 2-3 fois/semaine

Contrôle électrique 2 fois/an ou chaque 1000h

Vm+Vi Chaque 2500h


Vannes Manœuvres Selon besoin

Boues recyclées Test de Contrôle Selon besoin

Analyse de boues 4 fois/an

Concentrateur (ou silo) à boues

Ouvrages Nettoyage Selon besoin

Equipements hydrauliques Manœuvres 1-2 fois/semaine



TOURE AISSATA Master 2 2016-2017 Page XXII

Pompe d'extraction V+R Selon besoin

Contrôle électrique Toutes les 1000 heures ou

Vérification mécanique 2 fois/an selon les

Vidange et niveaux marques


Boues extraction Analyse de boues 4 fois/an

Lits de séchage

Floculation sur lit Manœuvres Selon besoin

Equipements hydrauliques Manœuvres Selon besoin

Lits de séchage Enlèvement des boues Selon besoin

Recharge en sable 1 fois toutes les 2 extractions

Réfection du lit Selon besoin

Transport-agriculture- ou Selon besoin

Décharge

Comptage eaux traitées

Ouvrage Nettoyage 1 fois/semaine

Débitmètre V+R 2-3 fois/semaine

Appareillage de commande et V+R 2-3 fois/semaine

de régulation

Ensemble de l'installation

Entretien des abords 15 fois/an

Désherbage 2 fois/an

Peinture sur le matériel Tous les 3 à 5 ans

électromécanique, partie

métalliques des locaux

Petits travaux de génie civil Selon besoin

diagnostic des dysfonctionnements de la station

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