Soutenance mémoire
Prétraitement
Il s’agit d’un nettoyage mécanique des eaux usées des éléments qui peuvent gêner ou mettre en panne les organes de traitement ultérieur. Le prétraitement s’effectue en 3 étapes non obligatoires :
Dégrillage-tamisage-dégrossissage C’est un nettoyage mécanique des eaux usées pour enlever les déchets volumineux insolubles car ces derniers ne pourront pas être éliminés par le traitement ultérieur. On utilise des grilles grossières ou fines pour ce procédé.
Dessablage L’élimination sélective des gravillons qui sont mélangés dans les eaux usées se fait soit par des dégravillonneurs, soit par une simple décantation en laissant passer les solides organiques putrescibles vers les organes de traitement ultérieur.
Dégraissage par flottation On utilise généralement le principe de flottation pour se débarrasser des huiles ou des graisses en injectant des bulles d’air qui vont à son tour se fixer aux matières grasses ou aux MES dans les eaux et les font remonter à la surface. On termine cette étape par le raclage de la surface pour éliminer les graisses piégées.
Traitement tertiaire
C’est le principal finissage de traitement en éliminant la totalité des solides en suspension ainsi que des microorganismes dans les effluents, ce qui réduit encore plus la Demande Biochimique en Oxygène (DBO). Cette étape n’est pas obligatoire sauf s’il y a rejet des eaux traitées dans les zones sensibles. Ce finissage se fait par filtration physique (sur des milieux fixes de sables ou graviers) ou par filtration biologique. Cette étape permet de réduire le nombre des bactéries ou germes pathogènes encore présents dans l’eau traitée. Le traitement tertiaire peut s’effectuer par voie physico-chimique comme la désinfection par la chlore, l’ozone afin d’éliminer les germes pathogènes ou la neutralisation des métaux en solution dans l’eau en faisant variant le pH de l’eau. Le traitement des odeurs se fait par des tours de lavage avec de l’acide sulfurique, de la javel, de soude et par passage à travers du charbon actif ou des oxydants. On termine ce procédé, utilisant des tours de lavages par une décantation.
Mesure de correction sur le traitement des boues
Les boues sont des polluants engendrés par les traitements des eaux usées. Elles sont polluantes car elles renferment les impuretés des eaux usées ainsi que les produits utilisés au cours des traitements à des concentrations plus élevées qu’originellement. Alors leur rejet est formellement interdit sans traitement préalable. Leurs composants principaux sont de l’eau, des sels minéraux et des matières organiques. Dans la station d’épuration des eaux usées de la Savonnerie S. Fitiavana, on sèche dans leur propre fosse les boues primaires et secondaires à l’air ambiant. Quand les fosses sont remplies, on incinère les boues, en plein air et il y a production des fumées et des cendres. Ces dernières sont ensuite éparpillées par le vent aux alentours. Or cette pratique est condamnable vu que la combustion à l’air libre engendre des dioxines et furannes ; vu que les boues contiennent sûrement des chlores par l’utilisation de l’Hypochlorite de Calcium tels que mentionnés précédemment. Ces derniers sont véhiculés par les fumées et les cendres et peuvent contaminer les alentours (l’eau, les poissons et les crustacées des mangroves etc.). Cette contamination est dangereuse car les dioxines et furannes se fixent sur les tissus adipeux de la chaîne alimentaire inférieure et parvenir à l’homme par bioaccumulation. On propose alors dans cette partie quelques mesures de correction pour améliorer les techniques de traitement des boues ainsi que quelques modes de valorisation des boues. Les techniques ont été choisies selon leur faisabilité technique et financière par l’entreprise. En effet, il existe des technologies plus sophistiquées mais elles sont à des coûts économiques non supportables par l’entreprise.
Boues primaires On propose alors pour les boues primaires 4 alternatives :
-le recyclage
-l’inertage
– l’utilisation dans le secteur du bâtiment,
– l’utilisation dans la construction de route
1) Recyclage des boues primaires : La Société Savonnerie S. Fitiavana fait des débours non négligeable pour la mise en marche de la Station de traitement des leur eaux usées. La Société dépense jusqu’à 6 000 000 ariary par an pour cela. C’est surtout pour l’achat des réactifs chimiques utilisés au cours du traitement physico-chimique que la dépense fait écho, tels que : – Hypochlorite de calcium
– Chaux
– Sulfate d’alumine
– Polymère.
Si les boues sont recyclées, une économie en matières réactives de traitement d’eaux usées peut être faite. Le recyclage c’est l’action de valoriser les boues primaires fraîches produites grâce à ses constituants, en les récupérant pour les réinjecter dans le traitement primaire c’est-à-dire au niveau de l’oxydation chimique, de la correction du pH et de la coagulation et floculation. Ce recyclage est possible grâce à la richesse en réactifs chimiques, à des concentrations plus élevées qu’originellement des boues primaires. Comme les boues primaires sont constituées, dans le bassin d’oxydation, des matières organiques oxydées et des restes d’hypochlorite de Calcium n’ayant pas réagi (la réaction chimique n’est jamais totale à travers un mélangeur rapide), on récupère dans un fût la totalité des boues produites par jour dans ce bassin, c’est-à-dire à peu près 20 litres et on le place à côté du fût d’Hypochlorite de Calcium (dont la quantité va être réduite de 30%) afin de réinjecter les boues au niveau de l’oxydation. Outre le fait que les restes d’hypochlorite de Calcium sont utilisés comme appoint en oxydant, les matières organiques oxydées servent à lester les flocs formés dans le bassin d’oxydation et à y améliorer la décantation des matières organiques nouvellement oxydées. Comme l’eau, sortant de ce bassin d’oxydation chimique, est moins chargée en colloïdes et en matières en suspension, la consommation des réactifs comme la chaux, le sulfate d’aluminium et le polymère se trouve réduite également, dont à peu près 30% pour chacun. Les boues primaires issues du premier bassin de décantation (à peu près 50 litres) sont formées de colloïdes, de matières en suspension, de restes de chaux, de sulfate d’alumine et polymère. On récupère, dans un autre fût, 60% des boues fraiches produites par jour c’est-à-dire 30 litres puis le place en première position par rapport aux trois autres fûts afin de réinjecter les boues primaires fraîches au niveau de bassin à chicanes et cela réduit davantage la consommation en Chaux, en Sulfate d’Alumine et en Polymère. Comme montrée sur les photos précédentes, on utilise plutôt de lait de chaux que l’eau de chaux. Ceci veut dire que la chaux est en excès et les objectifs sont triples :
– augmenter le pH des eaux traitées précédemment par oxydation, vu que l’hypochlorite libère de l’acide chlorhydrique, donc le pH diminue en milieu acide. Le sulfate d’alumine a une plage de pH d’utilisation bien défini,
– réduire la dureté permanente (Mg et Fe) et non permanente (Ca),
– servir d’aide coagulant au sulfate d’alumine et de lest aux flocs formés par le polymère pour une meilleure décantation.
Cette deuxième catégorie de boues primaires sert d’appoint comme principes actifs en tant que restes de chaux, sulfate et polymère n’ayant pas réagi et de lest en tant que boues. Les boues formées dans le bassin de décantation primaire sont alors très riches en Chaux surtout. On a alors recyclé par jour la totalité des boues produites dans le bassin d’oxydation et 60% des boues primaires produites par jour au niveau du bassin de décantation primaire et bien sur on a réduit de 30% la quantité de chaque produit utilisé. C’est l’avantage de cette alternative. Ainsi, la part des boues recyclée par jour au niveau du bassin de décantation primaire est : (0.3*0.6= 0.18). En effectuant ce recyclage, on a obtenu le même résultat en ce qui concerne la clarification des eaux lors de traitement primaire. En plus, cette alternative est facile à manipulée et ne nécessite aucune dépense financière. On évalue par le tableau ci-après la quantité annuelle des produits consommée sans et avec recyclage des boues primaires. Pourtant, en effectuant le recyclage des boues primaires au niveau de traitement physico-chimique, la quantité annuelle des produits chimiques va diminuer considérablement avec. Ainsi, si la Société accepte le recyclage comme mesure de correction, leur dépense pour l’achat des produits chimiques diminue de 2 267 070 ariary par an.
2) Inertage des boues primaires : Même si on procède au recyclage des boues primaires, il en reste par jour 40% des boues non recyclées dans le premier bassin de décantation c’est-à-dire 20 litres à peu près. Alors, le recyclage n’est pas suffisant pour se débarrasser de la totalité des boues produites chaque jour. On propose alors pour les restes des boues non recyclées la technique d’inertage, c’est-à-dire qu’on va solidifier dans une fosse pour empêcher la dissémination des composés toxiques des boues dans l’environnement. De ce fait, les boues restent immobiles, inertes et se solidifient petit à petit. Donc, par cette alternative, les boues primaires ne risqueront pas de polluer le milieu récepteur. Le principe général de la méthode repose sur le malaxage des boues et de divers réactifs dans des réacteurs-mélangeurs. Ces réactifs, généralement hydrophiles sont associés à des adjuvants types comme les oxydants, les réducteurs, les solvants inertes etc.. Ils ont la charge de neutraliser les composés toxiques des boues et de former avec ces dernières, par réaction d’hydratation, des composés solides. Après mélange, les boues et leurs réactifs sont disposés en lagune pendant le temps nécessaire à la réaction d’hydratation. Ces temps de lagunage peuvent aller de trois à quinze jours suivant les produits à traiter. Après réaction, le solide obtenu a une résistance de 2 à 3 kg/cm2 et présente une stabilité chimique et mécanique à long terme, permettant sa mise en décharge. D’un point de vue chimique, la plus grande partie de l’inertage se fait par piégeage des constituants de boues. Ce piégeage est de trois ordres: par formation de silicates métalliques par liaison covalente à partir de silicates alcalins.
• par formation d’une structure cristallographique octaédrique composée de silicates hexahydroxylés susceptibles de retenir des cations de faible rayon atomique.
• par emprisonnement de matières en suspension et de macromolécules, contenues dans les boues, dans un gel formé par un réactif de réticulation.
En fait, le réactif est composé, en majorité (85 à 95%) de composés hydrophiles auxquels on ajoute des additifs de piégeage et/ou d’oxydation. On utilise communément des ciments, des liants calciques et hydrauliques, des silicates de soude, des matériaux argileux, des cendres volantes… Or on dispose sur place de la chaux, de l’argile et de silicates de soude (utilisé en complément de colle pour carton à l’usine). La faisabilité technique est facile. On récapitule dans le tableau ci-après la quantité des boues primaires issues du bassin de décantation primaire qu’on peut inerter annuellement. Ces boues sont surtout très riches en Chaux, sachant que la densité de la Chaux est 1.005.
3 : Utilisation dans le secteur du bâtiment : L’utilisation des boues primaires dans le secteur bâtiment est courante à Antananarivo. En effet, les boues primaires peuvent être utilisées comme peinture à l’eau ou chaulage des murs, des édifices etc. Les boues primaires sèches de la JIRAMA à Mandroseza Antananarivo, ayant la même composition que celles de la Savonnerie Fitiavana, sont vendues au bord de la route. Beaucoup de gens qui n’ont suffisamment d’argent pour peindre leur maison en font l’acquisition. L’avantage de ces boues, outre le fait qu’elles contiennent de la chaux, le polymère fait office de colle pour des éventuels pigments colorés qu’on y ajoute. On utilise pour cette alternative les boues sèches ou inertes. On sait que pour l’hydratation de Chaux, on utilise 300 litres d’eau pour 1 tonne de Chaux. Puisque la densité de la Chaux est 1.005, donc on peut assimiler que 1kg de Chaux=1 litre de Chaux. Alors, pour hydrater 1 litre de Chaux, on mélange avec 0.3 litre d’eau et on obtient ce qu’on appelle de la Chaux éteinte. Or c’est surtout du lait de Chaux qu’on utilise en peinture à l’eau c’est-à-dire qu’il faut étendre de l’eau dans la Chaux éteinte jusqu’à consistance de badigeon. Les boues primaires obtenues dans le bassin de décantation primaire est très riche en Chaux, donc on peut effectuer directement sur ces boues la démarche ci-dessus pour obtenir de peinture à l’eau à partir des boues physico-chimiques.
4 : Utilisation dans la construction de route : Ces boues primaires sèches et inertes peuvent être utilisées dans la construction de route sous forme de sous bassement car la Chaux a une propriété de liant hydraulique. Pour les routes en terre, mises au dessus, elles permettent d’imperméabiliser le dessus ou le dessous de la chaussée vis-à-vis des ruissellements qui détruisent d’habitude ces ouvrages. C’est vrai que la Station de traitement des eaux usées de Savonnerie S-Fitiavana ne produit qu’une faible quantité de boues primaires par jour. C’est en se référant à la quantité annuelle des boues produites qu’elles deviennent plus intéressantes pour la construction des routes.
Boues secondaires Pour ces composants, on a mis en œuvre 2 propositions :
-l’épandage
-La mise en engrais agricoles
1) Epandage : L’épandage c’est l’action d’épandre sur un champ d’épandage des boues fraîches pour que la chaleur solaire et l’air puissent agir sur elles afin de les stabiliser et de supprimer les mauvaises odeurs ainsi que pour bloquer les activités biologiques qui s’y déroulent à cause de la présence des matières organiques. Savonnerie Fitiavana dispose une grande espace libre surtout aux alentours de la Station de traitement. Alors pourquoi ne pas l’utiliser en tant que champ d’épandage des boues ? Les boues secondaires ont de très mauvaise odeur à cause de la présence des matières organiques à pouvoir fermentescible (protéines, carbones, azote, phosphore..). L’épandage peut être une solution pour stabiliser les boues et de supprimer les mauvaises odeurs. Pour cela, on étend sur le champ d’épandage les boues secondaires jusqu’à l’obtention des boues pulvérulentes ou en granulés, inodores et stables qu’on peut utiliser comme amendements agricoles plus tard.
2) Mise en engrais agricole : Les boues secondaires sont riches en matières organiques fermentescibles et aussi des matières minérales qui sont nécessaires pour la croissance des plantations. Utilisées directement les boues fraîches en tant que engrais agricoles s’avèrent très bénéfique surtout à Majunga dont le type de climat n’est pas facile pour certaines cultures; d’où la nécessité d’un apport en engrais. Les boues biologiques sont de véritable engrais biologiques. On a essayé ces amendements frais sur la culture des papayers au sein de la Société même. Ces derniers ont bien poussé mais il faut juste savoir maîtriser la quantité des engrais à appliquer. On a suggéré aussi de faire une espace verte aux alentour de la Station d’épuration en utilisant ces boues fraîches comme engrais pour améliorer l’état visuel de la Station qui n’a pas de vue très agréable. Il est à noter aussi que ce sont les boues secondaires ou biologiques des très mauvaises odeurs qu’on utilise pour la production de biogaz ; mais cette alternative nécessite une importante quantité des boues et aussi un financement important qui est très loin de la capacité de notre zone d’étude surtout en ce qui concerne la quantité des boues produites (1 kg/semaine).
Mesure de correction sur la manipulation des boues
Il est à remarquer que tous les réactifs chimiques utilisés au cours de traitement physicochimique vont se trouver dans la composition des boues à des concentrations plus élevées qu’originellement. Or, ces produits sont soumis à des phrases de dangers et de risques. Pour l’Hypochlorite de calcium, il a comme symbole de dangers :
-O : comburant
-C : corrosif
-N : dangereux pour l’environnement.
Ce produit présente des phrases de risque R :
-R8 : favorise l’inflammation des matières combustibles
-R22 : nocif en cas d’ingestion
-R31 : au contact d’un acide, dégage un gaz toxique
-R34 : provoque des brûlures
-R50 : très toxiques pour l’environnement surtout pour le milieu aquatique et terrestre.
Pour la Chaux, elle a comme phrase de risque R38, c’est-à-dire irritant pour la peau et il y a aussi des risques pour le milieu aquatique et terrestre s’il y rejet. Pour le Sulfate d’alumine, il a des effets néfastes sur la santé comme irritation des yeux, de la peau et aussi sur l’environnement. Pour le Polymère, il y a légère irritation de la peau s’il y a contact. Alors, puisque tous ces produits vont faire partie de la composition des boues, l’utilisation des gants, des lunettes des bottes et des blouses étanches sont obligatoires et à recommander lors de la manipulation des boues et interdiction de rejet des boues non traitées dans le milieu terrestre et aquatique.
CONCLUSION GENERALE
Pour conclure, les boues générées par le traitement des eaux usées deviennent des nouveaux pollueurs incontournables pour l’environnement car elles renferment toutes les impuretés des eaux usées épurées ainsi que les réactifs utilisés au cours du traitement des eaux usées et en quantités plus concentrées qu’originellement. Ainsi, dans notre lieu de stage, on a tout d’abord sensibilisé tous les responsables concernés de faire attention aux boues après les avoir bien expliqué ce que c’est vraiment les boues car ils étaient des inconnaisseurs des boues. Ensuite, on a avancé des propositions réalisables techniquement et économiquement par la Société en ce qui concerne le traitement des boues. En fait, la Société Savonnerie S.Fitiavana de Majunga est assujettie annuellement d’un « Rapport environnemental », à envoyer à l’ONE en ce qui concerne la Station de traitement des eaux usées de la Société. C’est là qu’on a intervenu pour obliger indirectement la Société afin de prendre part à nos suggestions en ce qui concerne le traitement des boues car ce dernier est inclus obligatoirement dans le traitement des eaux usées, donc doit être inclus dans le Rapport environnemental de la Société. Lors de traitement des eaux usées de la Savonnerie S. Fitiavana, on a obtenu deux types de boues qui ont leur propre origine. Les boues primaires proviennent du traitement primaire ou physico-chimique tandis que les boues secondaires sont issues du traitement biologique. Comme traitement, les boues sont séchées naturellement par le soleil puis incinérées à l’air libre or l’incinération de ces polluants n’est pas une très bonne mesure de traitement car cela engendre d’autres polluants comme des fumées et des cendres. On a proposé alors quelques alternatives qui peuvent être réalisable techniquement au sein de la Société soit par des tiers, à savoir : le recyclage et l’inertage; l’utilisation dans le bâtiment et dans la construction de route des boues primaires, ainsi que l’épandage et la mise en engrais agricoles des boues secondaires. Tout cela est avancé afin d’empêcher que les boues polluent encore plus son milieu récepteur, les mangroves et les tannes autour de l’usine qui sont inclus parmi les zones sensibles. En plus, il faut aussi savoir manipuler les boues pour pouvoir tirer profit de ces polluants. Ainsi, nous tenons à informer et à encourager toutes les Sociétés Malagasy qui disposent de Station de traitement des eaux usées et des boues que tous ces engagements envers l’environnement ne sont pas seulement des investissements à perte du point de vu économique mais on peut en profiter économiquement et bien sur écologiquement.
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Table des matières
REMERCIEMENTS
LISTE DES ABREVIATIONS
LISTE DES CARTES
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
LISTE DES PHOTOS
LISTES DES ANNEXES
INTRODUCTION
PARTIE I: Approche théorique
Chapitre I: Méthodologie d’approche
I-1) Documentation
I-2) Stage
I-3) Collecte des données
I-4) Synthèse des données
Chapitre II: Théorie générale sur la Gestion de l’environnement
II-1) Approche réglementaire
II-2) Instruments économiques
II-3) Gérance environnementale
Chapitre III : Outils de Gestion de l’environnement
III-1) Outils d’analyse
III-1-1) Etude d’Impact Environnemental
III-1-2) Audit environnemental
III- 2) Outils d’action
III-2-1) Système de Management Environnemental (SME)
III-2-2) Normes ISO 14001 et ISO 14004
Chapitre IV : Théorie de traitement des eaux usées
IV-1) Prétraitement
IV-1-1) Dégrillage-tamisage-dégrossissage
IV-1-2) Dessablage
IV-1-3) Dégraissage par flottation
IV-2) Traitement primaire
IV-2-1) Traitement physique
IV-2-2) Traitement physico-chimique
IV-3) Traitement secondaire
IV-3-1) Le traitement biologique extensif
IV-3-2) Le traitement biologique intensif
IV-4) Traitement tertiaire
Chapitre V : Théorie de traitement des boues
V-1) Prétraitement des boues d’épuration
V-1-1) Réduction de la teneur en eau des boues
V-1-1-1) Epaississement
V-1-1-2) Déshydratation
V-1-2) Stabilisation des boues
V-1-2-1) Séchage
V-1-2-2) Compostage
V-1-2-3) Chaulage
V-2) Elimination finale des boues
V-2-1) Epandage pour une valorisation en agriculture
V-2-2) Incinération
V-2-3) Mise en décharge
V-2-4) Oxydation par voie humide (OVH)
PARTIE II: Etude de cas
Chapitre I : Description de l’entreprise Savonnerie S. Fitiavana
I-1) Situation juridique de Savonnerie S. Fitiavana
I- 2) Situation géographique de la Société
I-3) Les unités de fabrication de savons SF
Chapitre II : Description des unités de la Station de traitement des eaux usées
II-1) Prétraitement
II-2) Traitement primaire ou physico-chimique
II-3) Traitement secondaire ou biologique
II-4) Traitement tertiaire
Chapitre III : Description de traitement des boues
III-1) Stabilisation par séchage
III-2) Incinération
Chapitre IV : Mesure de correction de traitement des boues et leur manipulation
IV-1) Mesure de correction sur le traitement des boues
IV-1-1) Boues primaires
IV-1-1-1) Recyclage des boues primaires
IV-1-1-2) Inertage des boues primaires
IV-1-1-3 : Utilisation dans le secteur du bâtiment
IV-1-1-4 : Utilisation dans la construction de route
IV-1-2) Boues secondaires
IV-1-2-1) Epandage
IV-1-2-2) Mise en engrais agricole
IV-2) Mesure de correction sur la manipulation des boues
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE
ANNEXES
CURRICULUM VITAE
RESUME
SUMMARY
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