Soutenance mémoire
« Cette ressource rare, essentielle pour la vie, doit être considérée comme un trésor naturel faisant partie de l’héritage commun de l’humanité. » , une phrase de Federico Mayor. Directeur général de l’UNESCO. Evidement on parle ici de l’eau que l’on consomme chaque jour. L’eau est essentielle à la vie et au bien-être, elle a besoin d’être protégée, traitée et économisée. Cette ressource est précieuse et rare, sa qualité délicate et son cycle naturel très long. [1] Aujourd’hui, la qualité de l’eau et de l’environnement nous concernent tous. La qualité de l’eau est prioritairement une exigence de santé. C’est la raison pour laquelle, il est nécessaire de la traiter et de l’économiser. L’approvisionnement en eau est un des éléments clés qui soutient le développement économique de tousles pays du monde, et contribue à réduire la pauvreté dans les pays en voie de développement. Ainsi, l’eau potable figure parmi les éléments les plus importants dans la vie de la société et la fonction d’un réseau de distribution d’eau, tel que la JIRAMA, est de satisfaire les besoins en eaux des usagers en leur offrant une eau de bonne qualité, qui respecte les normes de potabilités en eau et de quantité suffisante. En général, l’eau potable est obtenue en suivant plusieurs processus de traitementsselon les ouvrages mis en place sur les sites de traitements. Au fur et à mesure que le temps passe et que les climats changent, les ouvrages commencent à vieillir ce qui diminue leur performance, les traitements rencontrent alors des problèmes et la qualité de l’eau se dégrade. Outre, le vieillissement des installations et le climat, l’accroissement de la population figure aussi parmi les causes d’insuffisance d’eau dans certaines zones, comme l’agrandissement des réseaux de distribution n’évolue pas au même rythme que la croissance dermographique car la JIRAMA ne produit que 179 000 m3 par jour alors que la ville compte au moins 2,6 millions d’habitants.
La station de traitement de la JIRAMA à Mandroseza est le plus grand site et la première à assurer l’approvisionnement en eau de la ville d’Antananarivo. Pourtant elle rencontre souvent des problèmes et ne parvient pas à satisfaire les besoins des usagers car les ouvrages de la station date de 1975. Une bonne étude et gestion des ouvrages s’avère ainsi indispensables afin d’éviter toute rupture de service (coupure d’eau et nuisances…) et pour assurer la bonne qualité de l’eau parvenant aux consommateurs. Une recherche de solution radicale s’impose alors pour résoudre ces problèmes ou du moins pour les atténuer, d’où l’objectif de ce mémoire intitulé : « ETUDES DE LA PERFORMANCE DES OUVRAGES POUR L’USINE DE TRAITEMENT D’EAU POTABLE, CAS DE LA JIRAMA MANDROSEZA. » .
HISTORIQUE
Présentation de la JIRAMA
La JIRAMA, est la compagnie nationale d’eau et d’électricité de Madagascar. Créée en 1975, elle résulte de la fusion de deux sociétés : la Société Malagasy des Eaux et Electricité (SMEE) et la Société des Energies de Madagascar (SEM). La JIRAMA produit et distribue l’électricité à Madagascar, en même temps elle assure l’alimentation en eau potable et industrielle à travers le pays. Elle assure ainsi la quasi-totalité du service public d’eau et d’électricité, avec près de 340.000 abonnés dans 114 localités pour l’électricité et près de 145.029 abonnés dans 65 centres pour l’eau (données Mars 2011) dont 67.273 à Antananarivo, 8.260 Bornes Fontaines dont 1.571 à Antananarivo.
Pour desservir les 65 centres la JIRAMA exploitent :
❖142 ressources en eaux dont 39 superficielles, 16 gravitaires,
❖74 stations dont 29 en traitement complet,
❖123 ouvrages de stockage et 2.427kms de réseau de distribution dont 946kms à Antananarivo,
❖45 laboratoires décentralisés et 1 laboratoire central.
La JIRAMA produit annuellement près de 90 millions de m3 d’eau potable et industrielle.
Les objectifs de la JIRAMA en qualité et en quantité
La mission de la JIRAMA consiste principalement à satisfaire les besoins en eau potable et en électricité des ménages et des entreprises malagasy, dans l’ensemble du périmètre de concession conformément aux besoins de lutte contre la pauvreté et au développement rapide de la nation. Sa vision est de devenir une entreprise de référence à Madagascar et en Afrique Subsaharienne en matière de gestion et de gouvernance. La JIRAMA assurera un développement rapide et une croissance soutenue de ses activités principales en termes de nombres d’abonnés, productions et ventes, installations de base par la satisfaction simultanée et de manière équilibrée de l’ensemble de ses partenaires:
❖ offrir à ses clients les meilleures qualités avec une garantie de certification, puis répercuter les gains de productivité et d’amélioration sur les prix ;
❖ donner de réelles possibilités d’épanouissement et d’évolution au personnel ;
❖ payer des dividendes aux actionnaires et les impôts à l’Etat ;
❖ agir en entreprise citoyenne respectant l’éthique de la profession et l’environnement, en harmonisant les actions avec ses partenaires nationaux et régionaux tels la Société civile et les collectivités.
Le lac Mandroseza
Historique du lac
Le lac Mandroseza utilisé comme source d’eau à traiter par la JIRAMA était un lac naturel. Il était déjà célèbre pendant la royauté merina, notamment comme source d’eau potable mais aussi comme lieu de plaisance. L’Arrêté Municipal du 23 novembre 1913 relatif à la protection des eaux du lac de Mandroseza et approuvé le 27 décembre 1913 par le Gouverneur Général Albert PICQUIE qui a officialisé l’utilisation des eaux du lac pour l’alimentation en eau potable de la ville. Ce ne fut alors que vers cette année qu’il est devenu un lac artificiel quand il fut alimenté par le fleuve Ikopa et par les eaux de ruissellement des bassins versants avoisinants. L’Arrêté N° 216 – AP / 3 – CG du 3 Août 1953 déclarant d‘utilité publique le captage et la protection des eaux du lac Mandroseza a consacré l’utilisation de ses eaux comme source d’alimentation en eau potable de la ville d’Antananarivo.
Situation géographique
Le lac Mandroseza est situé dans la zone Sud Est de la Commune Urbaine d’Antananarivo à environ 5kms du centre-ville.
Le lac est limité :
– au Nord : par la rue Tsimanindry,
– au Sud : par la digue de la voie ferrée Antananarivo-Côte Est,
– à l’Est : par la rue Kotavy,
– à l’Ouest : par la rue Andriamanelo.
Le lac Mandroseza est situé à 1.313m d’altitude et a une profondeur de 3 à 4m avec une superficie moyenne de 47Ha. Il a environ 900m de longueur et 300m de largeur, de ces valeurs, le lac a alors une capacité moyenne de 1 600 000m² .
LA PRODUCTION D’EAU POTABLE
Quand on parle de production, il y a toujours de matières premières en entrée et des produits en sortie. Il s’agit de produire de l’eau potable à partir d’une source d’eau, qui est le lac Mandroseza, pour alimenter la ville d’Antananarivo.
Environnement du lac
Comme le lac est artificiel, il est donc alimenté par plusieurs sources dont le fleuve d’Ikopa et les bassins versants environnants. Entouré de verdure, de beaucoup d’espace libre et abritant de bon nombre de poisson, le lac fait aussi l’objet de plusieurs activité humaine.
Rivière Ikopa
L’Ikopa est formée par la réunion de deux rivières : VARAHINA-sud et VARAHINA-nord. A leur union, la rivière devient Ikopa et coule en direction est-ouest, dans un lit relativement encaissé, avec une pente moyenne de 2km jusqu’à Ambohimanambola puis Mandroseza.[4] Ce premier alimente le lac après le passage dans un barrage seuil. Le lac est un lieu de transit de l’eau avant son refoulement dans la station et agit déjà comme un épurateur naturel par la décantation de MES et des matières solides.
Les bassins versants
A part le fleuve d’Ikopa, il y a aussi des bassins versants qui se déversent dans le lac. Le bassin versant du lac de Mandroseza s’étale à une superficie totale de 2,43km2 ou 243Ha selon la délimitions de la FTM. 16 sous bassins versants avec une pente moyenne de 0,67% ont été récences autour du lac selon les axes de ruissellement des eaux et sont limités comme suit [5] :
❖ au Nord par les Fokontany de Tsiadana et d’Ankatso,
❖ au Sud par la Commune d’Alasora,
❖ à l’Est par le Fokontany d’Ambohipo et
❖ à l’Ouest par les Fokontany d’Ambohimiandra et de Mandroseza .
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
I .1. HISTORIQUE
I.1.1 Présentation de la JIRAMA
I.1.2. Les objectifs de la JIRAMA en qualité et en quantité
I.1.3. Le lac Mandroseza
I.1.3.1.Historique du lac
I.1.3.2.Situation géographique
I.2. LA PRODUCTION D’EAU POTABLE
I.2.1. Environnement du lac
I.2.1.1. Rivière Ikopa
I.2.1.2. Les bassins versants
I.2.2. Définition d’eau potable
I.2.3. Les critères et normes de potabilité
I.2.3.1. Les critères de potabilité
I.2.3.2. Les normes de potabilité malagasy
I.3. LES PROCESSUS DE TRAITEMENT D’EAU POTABLE
I.3.1. Les installations dans une station de traitement d’eau potable et leurs fonctions
I.3.1.1. Le captage
I.3.1.2. Le traitement des eaux
I.3.1.3. Les prétraitements
a) Le dégrillage
b) La dilacération
c) Le dessablage
d) Le débourbage
e) Le déshuilage et dégraissage
f) Le tamisage
I.3.1.4 La clarification
a) Coagulation floculation
b) La décantation
Les décanteurs horizontaux
Les décanteurs lamellaires
Les décanteurs pulsator ou décanteurs à lit de boues pulses
Les décanteurs accelator
c) Filtration
La filtration sur lit de sable
La filtration sur charbon actif
La filtration sur membranes
Les filtres rapides
Les filtres lents
I.3.2. La désinfection
Désinfectant
Principe de déroulement de la désinfection au chlore
Les principaux microorganismes à éliminer
I.3.3. L’affinage de l’eau
PARTIE II : APPROCHES METHODOLOGIQUES POUR L’EVALUATION DE LA PERFORMANCE DES OUVRAGES
II.1. LES PRETRAITEMENTS ET LEURS EFFICACITES
II.1.1. L’environnement du lac Mandroseza
II.1.1.1. Les activités autour du lac
II.1.1.2. Le changement climatique à Madagascar : entre inondation fréquente et sècheresse prolongée
II.1.2. Les unités de traitements de la station de Mandroseza
II.1.2.1. Synoptique de la station de Mandroseza I
II.1.2.2. Synoptique de la station de Mandroseza II
II.1.3. Les sources : cas de l’Ikopa et du lac Mandroseza
II.1.3.1. Le dégrillage
II.1.3.2. Le dessablage
II.1.3.3. Le prédécantation
II.1.3.4. Méthodes d’analyse et de prélèvement pour le contrôle pollution
II.2. LE FONCTIONNEMENT DES TRAITEMENTS
II.2.1. Clarification
II.2.1.1.Coagulation- floculation
II.2.1.2. Décantation à Mandroseza I et à Mandroseza II
a) Décanteurs Pulsator I et II
b) Décanteur accelator à Mandroseza I
II.2.1.3. Filtration à Mandroseza I et Mandroseza II
II.2.2. Désinfection
PARTIE III : RESULTATS CARACTERISANTS LES DIFFERENTS OUVRAGES DE LA STATION DE MANDROSEZA
III.1.1. Les conséquences de la dégradation de l’environnement du lac
III.1.2. Influences des prétraitements à la qualité de l’eau brute
III.1.2.1. Les analyses physico-chimiques de l’eau brute
III.1.2.2. Nature et suivi de la pollution des sources
Les paramètres physico-chimiques
Les germes bactériologiques
Conclusion
III.2. L’EVALUATION DE LA CLARIFICATION
III.2.1. L’efficacité des décanteurs
III.2.1.1.Les taux de traitement pour la coagulation- floculation
III.2.1.2. Relations entre matières en suspension, rendement de décanteur, boues soutirées et l’efficacité de la décantation
Les matières en suspensions ou MES
III.2.1.3. L’IB dans les décanteurs
III.2.2. Suivi des performances des filtres
Le pouvoir colmatant de l’eau à filtrer et ses conséquences sur la filtration
III.2.3. Evaluation de la désinfection
CONCLUSION PARTIELLE
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
