Influence du pH sur la chloration de l’eau

Historique de l’ONEA

   Depuis le temps colonial, l’Energie de l’Afrique Occidentale Française (EAOF) assurait à la fois la gestion de l’eau et de l’électricité (SANOU, 2003). En 1960, l’indépendance du pays a apporté beaucoup de changements dans l’entreprise. C’est ainsi qu’en 1960 il fût créée la Société Africaine d’Electricité (S.AF.Elect) chargée de la gestion de l’eau et de l’énergie. Le 1 er janvier 1970 il eut une séparation notable entre la gestion des tâches relatives à l’eau et l’énergie auparavant assurée par la S.AF.Elect. De cette séparation la Société Nationale de l’Eau (S.N.E) vit le jour et elle fût chargée uniquement de la gestion de l’eau et est indépendante de la S.AF.Elect. La S.N.E bénéficiera du statut juridique de Société Anonyme (S.A) de droit privé. Le 13 janvier 1970, il eut une signature de convention pour la gestion des services de distribution d’eau entre la S.N.E et l’Etat de la Haute Volta aujourd’hui Burkina Faso. En 1976 une politique nationale de l’eau fût élaborée et en 1977 la gestion de l’eau fût transférée dans le domaine public suivi de la création de l’qffice Nationale de l’Eau (O.N.E) le 24 avril 1977 avec un statut d’Etablissement Public à Caractère Industriel et Commercial (E.P.C.LC). Le 1er novembre 1977 les activités de l’D.N.E débutèrent par la gestion du système d’approvisionnement en eau potable. En 1984/1985 il fût ajouté le volet assainissement dans les activités de l’O.N.E, qui deviendra ainsi le 10 octobre 1984 l’Office Nationale de l’Eau et de l’Assainissement (O.N.E.A) et héritera du statut juridique de l’O.N.E le 28 juillet 1985, par le décret nO 85/387/CNRlPRES/Eau

Ressources en eau disponibles

    L’ONEA ravitaille la ville de Bobo-Dioulasso en eau potable grâce aux sources naturelles qu’il exploite. Ce sont:
ONEA.I : c’est une source localisée dans la forêt classée du Kou à une vingtaine de kilomètres à l’Ouest de la ville. Elle est munie de 3 pompes électriques de 750m3/h, chacune plongée à 5m de profondeur. Seules 2 sont fonctionnelles avec un débit de 1350m3/h. La troisième est en réserve. Les forages FI et F2: ils ont une profondeur de 200 m chacun et équipés d’un tubage en acier inoxydable et de deux pompes électriques d’un débit maximal de 250m3/h chacune, plongé à 24m de profondeur pour FI et de 36m pour F2. L’ONEA dispose en plus de ces ressources, d’autres ressources inexploitées:
l’ONEA II et les 2 sources éventuelles voisines de la Guinguette. Sur le plan énergétique, la station est dépendante à 100% de la Société Nationale d’Electricité du Burkina (SONABEL).

Dispositif de traitement, de pompage et de contrôle

– La station de Nasso est dotée d’une station de traitement et d’une station de pompage.
./’ La station de traitement d’eau brute est équipée de :
o six ruisseleurs pour l’aération de l’eau;
o six filtres contenant du haut en bas du carbonate de calcium et du sable;
o trois pompes d’eau de lavage d’une capacité de 450m3/h et 2 compresseurs d’air de lavage;
o deux électrolyseurs pour la production de l’hypochlorite de sodium (eau de javel, NaOCl) à base du sel de cuisine (NaCI) ;
o six pompes d’injection de NaOCI pour la désinfection des eaux brutes après filtration;
o un magasin de stockage du carbonate de calcium.
./’ La station de pompage a pour but de stocker l’eau traitée et de la pomper vers la ville.
Elle est munie:
o d’une bâche de stockage d’une capacité de 1500m3;
o de 4 pompes de surface avec un débit de 385 m3/h chacune et qui refoulent l’eau stockée de la bâche vers le réservoir de Bolomakoté (4000m3) et vers le château de Lafiabougou (1500 m3) ;
o de 3 pompes de surface d’un débit de 350 m3 fh chacune qui refoulent l’eau vers le réservoir de Barna (3000 m3).
– La station de relevage de Bolomakoté dispose de 3 réservoirs dont 2 de 1500 m 3 et 1 de 1000 m3; 5 pompes dont 3 de 185 m3 fh pompant l’eau vers le château de Kua (1500 m3) et 2 de 165 m3fh chacune, refoulant l’eau vers le château de Sarfalao (500 m3 ).
– La station de relevage de Barna, installée en 2000 a une capacité de 3000 m3. Elle ravitaille beaucoup de localités de la ville en eau potable dont les secteurs n09, 10, 12, 13,21 et 22. Les châteaux d’eau de la zone cotonnière et de la gare ferroviaire sont hors services.
– Le laboratoire de contrôle de qualité de l’eau sis à Bolomakoté secteur n° 5, près de l’Université Catholique de l’Afrique de l’Ouestrunité Universitaire de Bobo-Dioulasso (U.c.A.Oru.U.B), compte:
•une section chimie générale l qui a abrité l’analyse des paramètres physico-chimiques dont le pH, le chlore résiduel, la conductivité, le titre alcalimétrique complet, la dureté de la présente étude. Dans cette section, les équipements de laboratoires utilisés étaient: un pHmètre, la verrerie (tube à essais, pipettes, erlenmeyer, fioles jaugées, bouteilles, burette), un réfrigérateur, les balances analytiques, un agitateur magnétique.
•une section chimie générale II équipée d’un spectrophotomètre pour l’analyse des différents ions (SO/-, N03-, N02-, pol-.. .), un turbidimètre, une étuve.
• une section microbiologique chargée de l’analyse des paramètres bactériologiques. Dans cette section, les matériels utilisés sont constitués d’un réfrigérateur, des boites de pétri, 2 étuves, un autoclave, un distillateur, une pompe à vide, une rampe de filtration, les membranes de filtration.
• une section de contrôle des eaux usées. Les eaux usées rejetées par les industries de la ville de Bobo-Dioulasso telles que la BRAKINA, la SN-citec, la SOFIB, l’abattoir frigorifique et l’hôpital Sourou SANOU sont collectées dans un réseau d’égout jusqu’à la station de traitement par lagunage, sis à Dogonan. Ces eaux transitent dans deux bassins anaérobies en parallèles puis dans un bassin facultatif en série avec les deux autres. Grâce au pouvoir oxydant des microorganismes on assiste à une épuration de ces eaux usées. Dans cette section les paramètres de pollution on été analysés afin de voir si les industries respectent les normes de rejet dans le réseau d’égout ou si les eaux issues du bassin facultatif respectent les normes de rejet dans la nature.
• une base de données qui permet d’enregistrer, de stocker et de traiter les résultats des analyses. Au sein de la station, existe un mini laboratoire de chimie générale, qui vérifie quotidiennement et à longueur de journée le taux de chlore résiduel, le pH et la température de l’eau refoulée vers la ville.

Paramètres physico-chimiques

   Les eaux captées et traitées à la station ONEA de Nasso sont essentiellement d’origine souterraine. Elles peuvent cependant contenir certains minéraux tels que les ions Fe2+ et Mn2+ à des concentrations souvent indésirables. Des analyses sont effectuées quotidiennement sur l’eau brute pour la rendre potable. Ainsi un échantillonnage quotidien est effectué au niveau des différentes sources. Il consiste à prélever 1000ml d’eau dans un flacon en verre généralement le matin entre 8h et Il h 30mn. Le laboratoire fait ces prélèvements le matin afin de pouvoir mener toutes les analyses quotidiennes relatives à l’eau avant la fin de la journée. Il est important d’analysée les échantillons les 24h qui suivent le prélèvement car la qualité microbiologique de l’eau peut subir une modification. Les échantillons sont conservés dans une glacière et acheminés au laboratoire. Le pH, la température, la conductivité, la turbidité, le titre hydrotimétrique, le titre alcalimétrique complet et le titre alcalimétrique simple ont été évalués. En plus des analyses physico-chimiques, des analyses microbiologiques ont été faites sur l’eau brute. La source ONEA 1 : L’eau de cette source ne présente aucun risque quant à sa teneur en fer et en manganèse. Cependant elle a une forte teneur en CO2 (160 mg/l); ceci contribue à un abaissement de son pH (5,55 à 5,80), d’où son aspect agressif. Cette eau présente aussi une faible conductivité dont la moyenne est de 52,6 J-ls/cm. Ceci traduit sans doute sa faible teneur en sels minéraux dissouts. Le paramètre turbidité est fort appréciable car l’eau captée est limpide avec une turbidité moyenne de 0,17 NTU (Unité Néphélométrique de Turbidité) alors que la norme est inferieur à 5 NTU. L’agressivité de cette eau présente un véritable problème pour la réussite du traitement à venir. En effet, à un tel pH, cette eau est susceptible de subir une désinfection rapide et efficace au moyen de l’hypochlorite de sodium (NaOCl). Mais on développe du même coup un gros risque de corrosion de toutes les parties métalliques de l’installation, notamment la tuyauterie qui est en acier. De plus, pendant la phase de minéralisation de l’eau par le biais de sa filtration à travers le lit de carbonate de calcium (CaC03), la consommation de la matière filtrante s’accroît. Cela s’explique par le fait que l’eau agressive est plus prédisposée à dissoudre le CaC03• Alors, il est nécessaire d’apporter une correction au pH de l’eau avant sa désinfection. Si au cours de la correction du pH, celui-ci atteint 8, on aura à traiter une eau incrustante capable de réagir avec le CaC03 en produisant un dépôt de calcaire appelé tartre. De plus on note une diminution du pouvoir gennicide du chlore même si la dose est élevée. La condition essentielle pour réussir le traitement de l’eau, passe par la maîtrise de son pH. Pour obtenir une désinfection rapide et efficace de l’eau brute au moyen de 1’hypochlorite de sodium et une protection du matériel tout en faisant des économies en carbonate de calcium, il convient de traiter l’eau à des valeurs de pH proche de la neutralité. En principe, nous ne devrions pas rencontrer de difficultés pour faire varier le pH de cette eau car elle a un faible titre alcalimétrique complet (TAC) ainsi que le titre hydrotimétrique (TH). Le TH et le TAC représentent le pouvoir tampon de l’eau par rapport al.! pH. Alors, plus le TAC est faible et plus il sera facile de faire varier le pH et inversement. Les forages Ft et F2 : les caractéristiques physico-chimiques de l’eau de ces forages ne diffèrent pas trop de celles de l’eau provenant de la source ONEA 1. A un pH moyen de 6,20 les eaux sont toujours agressives et sont également chargées en C02 agressif. Le forage FI est légèrement conducteur avec une conductivité de 95 Ils/cm tandis que le forage F2, présente une conductivité de l 13Ils/cm. Cela est sans doute dû au fait que le sol traversé par l’eau est d’une bonne composition minéralogique, indice d’une minéralisation acceptable de cette source. La turbidité moyenne de 0,07NTU de ces 2 forages est appréciable.

Etude de la demande en chlore de l’eau à la station ONEA de Nasso.

   Pour avoir une désinfection efficace d’une eau, il convient d’abord de mener une étude de sa demande en chlore. Ceci est très important car à travers cette étude, on parvient à déterminer exactement, la quantité de chlore qu’il faut pour détruire une flore microbienne contenue dans une quantité d’eau donnée. Cette quantité de chlore doit assurer l’oxydation des matières organiques et inorganiques qui peuvent éventuellement s’y trouver. Pour une action rémanente, un taux de traitement en chlore a été fixé. Ce taux de traitement correspond à la quantité de chlore exacte, qu’il faudra pour désinfecter l’eau, tout en gardant un taux de chlore résiduel, qui assurera sa protection dans le réseau de distribution, jusqu’au robinet du consommateur. Protocole expérimental: A un échantillon de lOOOml d’eau brute après filtration a été ajouté lml d’hypochlorite de sodium (NaGCl). Après avoir bien homogénéisé le mélange, IOOml d’échantillon a été prélevé immédiatement et dosé en vu de détenniner sa teneur en chlore résiduel. Pour cela, on a versé 5 ml de tampon (pH = 6,5) et 5 ml de DPD (N,N-DiéthylPhénylèneDiamine) dans un erlenmeyer aux quels on a ajouté IOOml d’échantillon; le mélange devient rouge. Le tout a été titré avec la solution de sulfate d’ammonium et de fer (sel de Mohr) à 2,82mmoVl. Soit VI le volume de la solution de sel de Mohr versée pour atteindre la décoloration. Dans le cas précis VI = 5,95 ml. Après 1 heure l’échantillon a été de nouveau dosé. Le volume V2 de la solution de sel de Mohr versé pour parvenir à la décoloration est 5,75 ml. Les titres en cWore résiduel dans les deux cas a été déterminé en partant de la relation suivante: NI*y 1 = N2*V2 Soieot : NI, la normalité du cWore résiduel; YI, le volwne de l’échantillon (100ml) ; N2, la normalité de la solution de sulfate d’ammonium et de fer (2,82mmol/l) et V2, le volume de solution de Fer II versé.
NI =: (N2*V2)NI

Température

  La rapidité de l’effet bactéricide du chlore est proportionnelle à la température de l’eau. Cette stérilisation est plus efficace dans des eaux à température élevée (>25’JC). En revanche, le chlore est plus stable dans l’eau froide, donc subsiste plus longtemps, ce qui compense dans une certaine mesure la lenteur de la réaction. En ce qui concerne le cas de Nasso, l’eau présente une température moyenne de 28,30°C favorable à la chloration. A faible concentration, -l’ingestion du chlore ne présente apparemment pas de danger, car il est neutralisé par la salive. Toutefois, l’OMS recommande de ne jamais dépasser une concentration de 5 mg par litre. En récapitulatif, nous pouvons retenir que le chlore sous forme d’hypochlorite de sodium est un bactéricide puissant à effet rémanent. La forme la plus active est l’acide hypochloreux (HOCl). L’action du chlore est fonction du pH de l’eau, de la dose et du temps de contact, de la turbidité de l’eau et de sa température. L’eau traitée à la station de Nasso est stockée dans une bâche de 1500 m3
• Un dispositif de pompage assure sa distribution dans les différents châteaux et les stations de relevages de la ville. De ces châteaux et station de relevage, toute la ville de Bobo-Dioulasso est desservie. Dans la suite du travail, il sera question d’évaluer l’efficacité de la chloration à la station de Nasso à travers des analyses sur l’eau à la sortie de la station et dans le réseau de distribution de la ville.

Mesure du pH, de la température et de la conductivité.

   Le pH revêt une importance particulière dans le traitement des eaux. Il joue un rôle prépondérant dans l’équilibre calco-carbonique. De plus sa détermination est très importante pendant la phase de chloration de l’eau. Le pH requis pour une chloration efficace est celui là qui est proche de la neutralité. A cette valeur on aura une purification de l’eau et un léger entartage des tuyaux; les protégeant ainsi contre la corrosion. Mode opératoire: L’appareil ùtilisé comporte plusieurs fonctions. Il nous mesure aussi la conductivité et la température de l’eau. Le protocole est le suivant :
– Rincer l’électrode avec de l’eau distillée puis avec l’échantillon d’eau
– Remplir le vase de mesure avec l’échantillon d’eau
– Plonger l’électrode dans le vase contenant l’échantillon
– Lire directement la valeur du pH et de la température sur l’écran.
En ce qui concerne la conductivité, elle donne une idée sur le niveau de la minéralisation de l’eau. Plus l’eau est conductrice et plus elle est minéralisée. Pour la déterminer, on règle l’appareil sur la fonction de la conductivité et en utilisant l’électrode typique à ce paramètre, on mesure ainsi la conductivité de l’eau comme on l’a fait pour le pH.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
1.1- Historique de l’ONEA 
1.2- Historique de l’ONENBOBO
1.3- Statut et forme juridique 
1.4- Objectifs et missions sociales
1.5 Organigramme de l’ONEA 
CHAPITRE II: METHODOLOGIE
II.1- Présentation du matériel de la section production d’eau potable 
II.1.1- Ressource en eau disponible
II.1.2- Dispositifde traitement, de pompage et de contrôle
II.2- Paramètres relatifs aux eaux brutes 
II.2.1- Paramètres physico-chimiques
II.2.2- Paramètres microbiologiques
II.3- Méthode de traitement de l’eau à la station ONEA de Nasso 
II.3.1- Généralités sur la chloration de l’eau
II.3.2- Etude de la demande en chlore de l’eau à la station ONEA de Nasso
II.4-Traitement appliqué à l’eau à la station ONEA de Nasso 
II.4.1- Captage et adduction
II.4.2- Aération
II.4.3- Filtration et minéralisation
II.4.4- Chloration
II.5- Détermination d’une plage optimale de pH de l’eau pour une chloration efficace à la station ONEA de Nasso
II.6- Désinfection de l’eau 
II.6.1- Mode d’action de l’hypochlorite de sodium (NaOCl) dans la désinfection de l’eau
II.6.2- Facteurs influençant la chloration
II.6.2.1- Potentiel d’hydrogène (pH)
II.6.2.2- Dose de chlore et le temps de contact.
II.6.2.3- Turbidité
II.6.2.4- Température
II.7- Efficacité de la chloration à la station ONEA de Nasso 
II.7.1- Analyse des paramètres physico-chimiques
II.7.1.1-Echantillonnage de l’eau
II.7.1.2- Mesure du pH, de la température et de la conductivité
II.7.1.3- Mesure de l’alcalinité
II.7.1.4- Mesure du titre hydrotimétrique (dureté)
II.7.1.5- Mesure du titre calcique (T Ca)
II.7.1.6- Dosage du chlore résidueL
II.7.1.7- Mesure de la turbidité
Il.7.2- Analyse des paramètres microbiologiques
II.7.2.1- Technique de filtration
II.7.2.2- Numération des coliformes
CHAPITRE III : RESULTATS – DISCUSSIONS
III.1- Résultats 
III.2- Discussions 
III.2.1- pH
III.2.2- Turbidité
III.2.3- Conductivité
III.2.4- Titre alcalimétrique complet (TAC)
III.2.5- Chlore résiduel
III.2.6- Qualité microbiologique
CONCLUSION ET SUGGESTIONS

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