DANGERS ENVIRONNEMENTAUX DANS LES EAUX USEES ISSUES DU PORT DE TOAMASINA

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Aspects organisationnels et activités de la SPAT

Conformément aux dispositions de l’Article 15 de la Loi portuaire, l’exploitation des ports couvre l’ensemble des activités à caractère industriel et commercial comprenant : la manutention, l’entreposage, le lamanage, le pilotage, le remorquage et les autres services rendus aux usagers du port. (cf . Annexe 3, les matériels de la SPAT
Cette exploitation fait l’objet d’autorisations, délivrée par les ports à gestion autonome à des sociétés de droit privé, qui peuvent revêtir la forme de concessions de service public ou de permissions à usage exclusivement privé. Ainsi, à l’issue d’un appel d’offres international, la concession de service public du terminal à conteneurs a été conclue et signée entre la SPAT.et la société MICTSL, le 16 Juin 2005.

Le Décret n°2007-867 du 4 Octobre 2007 relatif à la SMMC et approuvant ses statuts, entérine les nouvelles dispositions dictées par la loi sur les statuts des ports et met en place dès le 1er janvier 2008, le deuxième concessionnaire de manutention de marchandises du port de Toamasina. Elle assure la gestion et l’exploitation des marchandises non conteneurisées dont les véhicules sur roues, les sacheries, certains minerais tels que le chrome et les métaux.
Le Schéma 1 ci-dessous montre l’organigramme de la SPAT et les services publics d’exploitation portuaire relatifs au chargement et au déchargement de conteneurs, de marchandises conventionnelles et de produits pétroliers au port de Toamasina, qui ont fait l’objet de conventions de concession comprenant une occupation du domaine public portuaire, délivrées par la SPAT et conformément aux dispositions de l’Article 50 du décret n°2004-699 et établies suivant les dispositions de l’Arrêté n°24207/2004 du 14 Décembre 2004 relatif au contrat type applicable en la matière.
Par ailleurs, conformément aux dispositions de l’Article 32 du Décret n°2004-699, «les sociétés de port à gestion autonome sont autorisées à percevoir en rémunération des services qu’ils rendent aux usagers portuaires, des droits et redevances portuaires – droit de port sur les navires, marchandises et passagers, droits de stationnement, redevances d’occupation et des redevances au titre des concessions et permissions». (1)
La zone d’étude, le Port de Toamasina possède des postes à quai principalement la mole A, mole B et mole C et les 2 darses dont la darse IB et darse IF comme on voit dans la photo 2, ces darses constituent principalement de milieu récepteur des eaux usées et des nombreux déversements : A fin de mieux comprendre le sujet, le chapitre suivant développera ce qui concerne les eaux usées et leurs traitements, l’objet de l’étude.

OBJET DE L’ETUDE

Le présent sujet parle de l’évaluation des dangers environnementaux liés aux rejets des eaux usées dans le bassin portuaire, de ce fait après avoir identifié la zone d’étude qui est le Port de Toamasina et le bassin portuaire principal point de l’étude, le paragraphe suivant décrit tous ce qui concerne l’eau usée, son origine, son mode de traitement possible afin de réduire les polluants qui le constitue.

Eaux usées

Ces eaux sont généralement formées du sous-produit d’une utilisation humaine, soit domestique, soit industrielle, d’où l’usage de l’expression « eaux usées ».
Les eaux usées sont des eaux altérées par les activités humaines à la suite d’un usage domestique, industriel, artisanal, agricole ou autre. Elles sont considérées comme polluées et doivent être traitées. Elles peuvent être parfois qualifiées d’« eaux grises » lorsqu’il s’agit d’eaux peu chargées en matières polluantes par exemple des eaux d’origine domestique, résultant du lavage de la vaisselle, des mains, des bains ou des douches. On parle d’« eaux noires » lorsqu’elles contiennent diverses substances plus polluantes ou plus difficiles à éliminer tels que des matières fécales, des produits cosmétiques, ou tout type de sous-produit industriel mélangé à l’eau.

Il peut également s’agir d’eau d’écoulement de surfaces imperméables : ainsi les eaux de ruissellement des parcs de stationnement sont considérées comme des eaux usées par la présence de divers polluants comme les hydrocarbures ou les poussières d’usure des pneumatiques.
Les eaux usées peuvent contenir des polluants ou produits indésirables, que l’épuration de l’eau cherchera à biodégrader réduire et/ou éliminer.

Constituants indésirables

Parmi ces constituants néfastes ou nuisant à une qualité de l’eau irréprochable figurent des métaux lourds et métalloïdes, des sels (phosphates (PO4) et les nitrates (NO3) principalement) et des polluants organiques tels que PCB (polychlorydebiphényl), résidus d’hydrocarbures, de médicaments humains et vétérinaires, de pesticides, etc.

Etapes de traitement des effluents

Le prétraitement

Le prétraitement a pour objectif d’éliminer les éléments les plus grossiers. Il s’agit des déchets volumineux (dégrillage), des sables et graviers (dessablage) et des graisses (dégraissage-déshuilage). Au cours du dégrillage, les eaux usées passent au travers d’une grille dont les barreaux retiennent les matières les plus volumineuses. Le tamisage peut compléter cette phase de prétraitement.

Le dessablage débarrasse les eaux usées des sables et des graviers par sédimentation. Ces particules sont ensuite aspirées par une pompe. Les sables récupérés sont essorés, puis lavés avant d’être soit envoyés en décharge, soit réutilisés, selon la qualité du lavage.
Le dégraissage vise à éliminer la présence de graisses dans les eaux usées, graisses qui peuvent gêner l’efficacité des traitements biologiques qui interviennent ensuite. Le dégraissage s’effectue par flottation. L’injection d’air au fond de l’ouvrage permet la remontée en surface des corps gras. Les graisses sont raclées à la surface, puis éliminées (mise en décharge ou incinération).

Le traitement primaire

Le traitement « primaire » fait appel à des procédés physiques, avec décantation plus ou moins aboutie, éventuellement assortie de procédés physico-chimiques, tels que la coagulation-floculation.
La décantation primaire classique consiste en une séparation des éléments liquides et des éléments solides sous l’effet de la pesanteur. Les matières solides se déposent au fond d’un ouvrage appelé « décanteur » pour former les « boues primaires ». Ce traitement élimine 50 à 55 % des matières en suspension et réduit d’environ 30 % la DBO et la DCO.

L’utilisation d’un décanteur lamellaire permet d’accroître le rendement de la décantation. Ce type d’ouvrage comporte des lamelles parallèles inclinées, ce qui multiplie la surface de décantation et accélère le processus de dépôt des particules. Une décantation lamellaire permet d’éliminer plus de 70 % des matières en suspension et diminue de plus de 40 % la DCO et la DBO.
La décantation est encore plus performante lorsqu’elle s’accompagne d’une floculation préalable. La coagulation-floculation permet d’éliminer jusqu’à 90 % des matières en suspension et 75 % de la DBO. Cette technique comporte une première phase d’adjonction d’un réactif, qui provoque l’agglomération des particules en suspension. Les amas de solides ainsi obtenus sont appelés « flocs ».

Les traitements « secondaires » : élimination biologique des matières polluantes

Dans la grande majorité des cas, l’élimination des pollutions carbonée et azotée s’appuie sur des procédés de nature biologique. Les traitements biologiques reproduisent les phénomènes d’autoépuration existant dans la nature. L’autoépuration regroupe l’ensemble des processus par lesquels un milieu aquatique parvient à retrouver sa qualité d’origine après une pollution.

Les techniques d’épuration biologique utilisent l’activité des bactéries présentes dans l’eau, qui dégradent les matières organiques. En France, c’est aujourd’hui le procédé des « boues activées » qui est le plus répandu dans les stations d’épuration assurant un traitement secondaire.
Parmi les traitements biologiques, on distingue les procédés biologiques extensifs et intensifs.
– Les procédés biologiques extensifs
Le lagunage utilise la capacité épuratrice de plans d’eau peu profonds. Les eaux usées sont envoyées dans une série de bassins. L’oxygène est apporté par les échanges avec l’atmosphère. La pollution organique se dégrade sous l’action des bactéries présentes dans le plan d’eau. Ce mode d’épuration permet d’éliminer 80 à 90% de la DBO, 20 à 30% de l’azote et contribue à une réduction très importante des germes. Il a cependant l’inconvénient d’utiliser des surfaces importantes.
– Les procédés biologiques intensifs
Ils regroupent toute une série de techniques ayant en commun le recours à des cultures bactériennes qui « consomment » les matières polluantes. Les procédés membranaires
Les procédés membranaires combinent des procédés biologiques et physiques. Ces membranes très fines constituent une barrière physique qui retient les micro-organismes et les particules.

Clarification et rejet des effluents

A l’issue des traitements, une ultime décantation permet de séparer l’eau épurée et les boues ou résidus secondaires issus de la dégradation des matières organiques. Cette décantation est opérée dans des bassins spéciaux, les clarificateurs. L’eau épurée peut alors être rejetée dans le milieu naturel.

La désinfection

Les traitements primaires et secondaires ne détruisent pas complètement les germes présents dans les rejets domestiques. Des procédés d’élimination supplémentaires sont donc employés lorsque les eaux traitées sont rejetées en zone de baignade ou de pisciculture.
Le chlore est le désinfectant le plus courant. Mais la désinfection peut également s’effectuer avec l’ozone ou le brome, voire le dioxyde de chlore.

Les traitements complémentaires

 L’élimination de l’azote
Les stations d’épuration prévues pour éliminer les matières carbonées n’éliminent qu’environ 20% de l’azote présent dans les eaux usées. Pour satisfaire aux normes de rejet en zones sensibles, des traitements complémentaires doivent être mis en place.
L’azote organique se transforme dans les eaux usées en azote ammoniacal (NH4+). L’élimination de l’azote ammoniacal est, le plus souvent, obtenue grâce à des traitements biologiques, de « nitrification-dénitrification ». La nitrification consiste en une transformation, par des cultures bactériennes, de l’azote ammoniacal en nitrates (NO3), une forme oxydée de l’azote. Une seconde phase, la dénitrification, complète le processus. Les nitrates, sous l’action de bactéries « dénitrifiantes », sont transformés en azote gazeux. Ce gaz s’échappe alors dans l’atmosphère.
 L’élimination du phosphore
L’élimination du phosphore, ou « déphosphatation », peut être réalisée par des voies physico-chimiques ou biologiques.
En ce qui concerne les traitements physico-chimiques, l’adjonction de réactifs, comme des sels de fer ou d’aluminium, permet d’obtenir une précipitation de phosphates insolubles et leur élimination par décantation. Ces techniques, les plus utilisées actuellement, éliminent entre 80 et 90 % du phosphore, mais engendrent une importante production de boues.

La déphosphatation biologique consiste à provoquer l’accumulation du phosphore dans les cultures bactériennes des boues. Le rendement moyen est d’environ 60 %. (2)
Le choix du thème est focalisé sur le fait de contrôler les rejets des eaux usées dans le bassin portuaire qui peuvent induit à des diverses pollutions (chimique ou organique ou d’autres), s’ils subissent des traitements adéquats ou pas, et surtout s’ils sont conforme à la norme de rejet. Pour se faire, le chapitre va détailler les approches méthodologies pour la réalisation du choix du thème.

METHODOLOGIE DE L’ETUDE

Planning de travail adopté pendant le stage

Pour l’élaboration de ce document, un planning de travail rigoureux a été adopté. Il s’agissait tout d’abord, d’établir la liste des points à étudier conformément au thème, puis de collecter les informations sur les revues webographie, bibliographique et sur la capitalisation des données. Ensuite, les investigations sur le terrain au sein même de la société ont été réalisées et des prélèvements des échantillons ont été effectués afin de déterminer les dangers environnementaux dans un laboratoire. Enfin, l’analyse des informations, des données recueillies et l’interprétation des résultats d’analyse a été effectuée en vue de la rédaction proprement dite.

Matériels et méthodes

Les paramètres étudiés

Les principaux paramètres sélectionnés pour l’évaluation sommaire des dangers lies aux eaux usées sont : DBO5, DCO et métaux lourds (cadmium, cuivre, plomb).
La DCO, un polluant non-conventionnel, est parfois utilisé pour caractériser de façon globale les concentrations des polluants organiques. Cette mesure correspond à une estimation des matières oxydables dans les eaux usées, organiques et inorganiques (Rodier et al. 1996). DCO peut aussi fournir des informations sur la présence des substances organiques qui ne peuvent être oxydés biologiquement en conditions aérobies (U.S. EPA, 1993). La plupart des métaux, (Cd, Pb, et Hg) sont très toxiques et bio accumulatifs (Förstner et Wittman, 1979 ; Nriagu, 1987). La démarche élaborée pour l’évaluation des dangers liés aux rejets des eaux usées dans le bassin portuaire du Port de Toamasina est basée sur une caractérisation de ces effluents en fonction de leur composition chimique (Mesure des paramètres globaux et des polluants minéraux).

Les résultats obtenus pour la caractérisation chimique (CC) sont comparés aux valeurs seuils (VS) établies pour la régulation des rejets. La législation malgache fixe des valeurs limite pour les paramètres sélectionnés (cf. Annexe 4, les valeurs seuils des paramètres pour les rejets d’effluents liquides) : Pour des concentrations supérieures aux valeurs seuils, la démarche indique la présence de substances dangereuses dans les effluents, lesquelles peuvent altérer l’organisation et la structure des organismes aquatiques dans l’écosystème de la baie. (3)

La conservation de l’équilibre biologique de l’écosystème naturel contre les eaux usées brutes peut, dans une première approche, être évaluée par le biais des études de biodégradabilité des polluants contenus dans les effluents. La notion de biodégradabilité des substances organiques est présentée comme une fonction de la vitesse et de l’état complet de sa dérivabilité par les microorganismes. Alors, les rapports DCO/DBO5 ou DCO/COT sont en général utilisés pour analyser la capacité de dégradation des substances organiques. En effet, la détermination analytique de la DBO met en évidence la quantité d’oxygène nécessaire aux bactéries pour stabiliser les matières organiques dans des conditions aérobies.

La DBO peut fournir de très bonnes informations sur la présence des matières organiques contenues dans une mixture, toutefois elle n’est pas un bon indicateur pour la présence de toutes les substances toxiques. Puisque, les eaux usées urbaines sont riches en métaux lourds, lesquels sont très toxiques vis-à-vis des microorganismes, néanmoins nous avons choisi de retenir le rapport DCO/DBO5 pour l’étude de l’index de biodégradabilité suite à la non accès de la mesure de COT.(4)

Dans ces conditions, la démarche recommande l’estimation de l’index de biodégradabilité des eaux usées en utilisant le rapport DCO/DBO5, dans le cas où ce rapport est supérieure à 3, la démarche indique la présence massive de substances difficilement ou non dégradables et suggère une évaluation détaillée des dangers générés par le Port..

Enquête exploratoire

Plusieurs visites d’observation du site expérimental et de son environnement ont été effectuées dans le but d’identifier en particulier, les sources ponctuelles de pollution.

Echantillonnage

Les échantillons ont été collectés au niveau des 4 sorties suivant la méthode de prélèvement manuel instantané. Chaque échantillon est donc spécifique à l’instant et au lieu de prélèvement. En principe cependant, les résultats moyens obtenus à partir d’un grand nombre d’échantillons de ce type donnent la même information qu’un échantillon composite.
Les échantillons sont récoltés dans des flacons, préalablement lavés et rincés à l’eau distillée.
Ils sont conservés autour de 4°C et acheminés au Laboratoire de Centre National de Recherche Environnement dans un délai n’excédant pas 24 heures.
o prélèvement des échantillons
La journée de prélèvement a été réalisée le 27 Avril 2016, période s’échelonnant sur deux (2) saisons pluviométriques différentes. Ce choix nous permet une comparaison entre les niveaux de pollution générés par les nutriments, dépendamment des saisons sèche et pluvieuse.
o Conservation des échantillons d’eaux (5)
Il n’est pas possible de protéger complètement un échantillon d’eau des changements de sa composition. Cependant, divers additifs et techniques de traitement peuvent être employés en vue de minimiser la détérioration des échantillons. La méthode de préservation d’échantillons la plus générale est la réfrigération à 4°C. La congélation devrait normalement être évitée à cause des changements physiques, formation de précipités et perte des gaz qui affectent négativement la composition de l’échantillon.
Le temps de conservation varie de zéro pour des paramètres comme la température (mesure in situ), à 6 mois pour les métaux. D’autres types d’échantillons, destinés à la détermination de l’acidité, de l’alcalinité, et diverses formes de l’azote ou du phosphore, ne devraient pas tenir pour plus de 24heures, en raison du risque d’adsorption de ces substances à la paroi du contenant.

Analyses physico-chimiques

Mesures in situ

Certains paramètres physico-chimiques ont été déterminés immédiatement in situ à l’aide des appareils de mesure portatif (cf Annexe 5, les matériels de mesure in situ). Tel a été le cas pour le pH, la conductivité électrique (CE) et la température de l’eau.

Analyse en laboratoire

La DCO a été analysée (cf Annexe 6, le mode opératoire d’analyse) par l’appareil DCOmètre. La DBO5 est analysée (cf Annexe 6, le mode opératoire d’analyse) par l’appareil DBOmètre. Les métaux lourds sont mesurés par l’appareil (cf Annexe 6, photo de l’appareil) spectromètre d’absorption atomique.

RESULTATS DE L’ETUDE

Le Port de Toamasina est un Port propriétaire, autorité concédant de multiples services pour lequel l’exploitation de service public est concédée aux concessionnaires et le service privé par les permissionnaires.
En revanche, la gestion des eaux usées inclus leur contrôle et leur traitement qui sortent des exutoires bordant le bassin portuaire du Port relève de la fonction d’autorité Portuaire de la SPAT.
A ce propos, cette parie de l’étude s’efforcera de faire savoir si les sites sources des eaux usées disposent-elle d’un système de traitement de l’eau usée avant déversement et si le responsable qui se charge du contrôle des eaux usées possède des résultats d’analyse justifiant les dangers constituants ces eaux usées et les problèmes liés par celles-ci

Dans cette partie, trois sujets sera abordé, en premier lieu sur les origines des eaux usées déversés dans le bassin portuaire , en second lieu sur les dangers environnementaux présents dans ces eaux usées et enfin sur l’état du bassin portuaire vis-à-vis de ces rejets.

ORIGINES DES EFFLUENTS DANS LE PORT

Les principales origines des eaux usées dans le Port sont les eaux usées venant des réseaux pluviales ou le réseau de drainage, venant des navires, et venant des sanitaires. De ce fait, ce premier chapitre sera subdivisé en 3 sous chapitres qui développeront ces origines des eaux usées.

Effluent venant du réseau de drainage des eaux pluviales

Le réseau de drainage est projeté pour collecter les premières pluies qui lavent le terre-plein. Sa conception prend en compte une pluie annuelle avec une intensité basée sur une durée de 15mn. Au-delà de ceci, le réseau est projeté pour être saturé et les eaux seront évacuées vers la mer par débordement. Le plan 2 ci-dessous nous montre le réseau de drainage des eaux de ruissellement dans le Port : Ce réseau de drainage est muni des ouvrages de séparateurs d’huiles dans quelques parties et dans quelques sites du Port. Voici sur le paragraphe ci-dessous les caractéristiques de cet ouvrage de séparateur d’huile.
 Ouvrage séparateur d’huile (1)
Le séparateur d’huile élimine 95% d’huiles et se relie correctement sur le réseau de drainage. L’ouvrage est constitué par : un compartiment qui arrête les sables et les boues ;un obturateur automatique des hydrocarbures; un briseur de jet; un filtre à la coalescence; un mur déversoir une valve anti-retour à la sortie; deux couvercles en acier de diamètre 60cm
Plusieurs points génèrent des eaux usées très polluées dans lesquelles sont évacuées dans le réseau de drainage du Port, ce sont les sites qui utilisent les quais et les stations d’avitaillement qui sont susceptibles de générer ces eaux usées. Les quais sont des espaces libres aménagés pour faciliter l’accostage de bateaux et/ou l’accès aux pontons et la circulation des engins. Parfois des aires de stockage, d’embarquements et de débarquements de cargaisons. Les quais constituent également un espace de stockage temporaire de matériels.
Par le biais de ruissellement, ces eaux seront évacuées et drainées jusqu’au bassin portuaire ; Pour pouvoir connaitre les types de pollutions de ces eaux, la connaissance des activités de ces sites concernées s’avère nécessaire.
Il existe plusieurs sites dans le Port qui utilise ces quais comme le site de MICTSL, le site de SMMC et le site de môle B et le Trémie de DMSA et le site de môle B par PTP, site de réparation naval.

Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE I. GENERALITE DE L’ETUDE
CHAPITRE I. PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
I.1. Localisation géographique
I.2. Historique
I.3. Cadre institutionnel
I.4. Aspects organisationnels et activités de la SPAT
CHAPITRE II. OBJET DE L’ETUDE
II.1. Eaux usées
II.2. Constituants indésirables
II.3. Etapes de traitement des effluents
CHAPITRE III. METHODOLOGIE DE L’ETUDE
III.1. Planning de travail adopté pendant le stage
III.2. Méthode appliquées pour l’élaboration de la recherche
III.3. Synthèse des méthodes adoptées pour la réalisation de l’étude
III.4. Limite de la méthodologie
III.5. Opportunité de la recherche
PARTIE II. RESULTATS DE L’ETUDE
CHAPITRE I. ORIGINES DES EFFLUENTS DANS LE PORT
I.1. Effluent venant du réseau de drainage des eaux pluviales
I.2. Eaux usées des sanitaires
I.3. Eaux usées générées par des bateaux
I.4. Cas spécifique de rejet dans le Port
CHAPITRE II. DANGERS ENVIRONNEMENTAUX DANS LES EAUX USEES ISSUES DU PORT DE TOAMASINA
CHAPITRE III. ETAT SUR LA QUALITE DU BASSIN PORTUAIRE LIES AU REJET
III.1. Description du bassin portuaire
III.2. Résultats des mesures et analyses du bassin portuaire
CHAPITRE I. DISCUSSIONS
I.1. Différentes pollutions induites par ces sources
I.2. Discussion sur la qualité de l’eau usée
I.3. Discussion sur la qualité des eaux du bassin portuaire
I.4. Impacts des pollutions
CHAPITRE II. RECOMMANDATION
II.1. Zone d’avitaillement en carburant
II.2. Amélioration de la qualité de ces eaux
II.3. Diminution du problème et d’impact négatif sur la qualité de la mer
II.5. Recommandation pour la Direction portuaire
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIES
ANNEXES

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