La caractérisation des eaux usées domestiques

La caractérisation des eaux usées domestiques 

Origines des eaux usées domestiques

Les eaux usées domestiques proviennent de différents usages domestiques de l’eau. Elles renferment essentiellement des matières organiques solubles, colloïdales et en suspension (Eckenfelder W.W., 1982). Ces eaux sont composées de 99,9% d’eau et de 0,1% d’autres matières – matières solides en suspension, à l’état colloïdal ou en solution – (Valiron, 1985). A l’état frais, les eaux usées domestiques sont un liquide trouble, gris ou jaunâtre, d’odeur fade, chargé de flocons de boues, d’excréments, de résidus de végétaux ainsi que de lambeaux de papier et de matières synthétiques. Les matières polluantes se décomposent et deviennent d’autant plus fines que le rejet d’écoulement est long et turbulent (Radoux, sd). Elles comprennent :

• Les eaux vannes : issues des toilettes (W.C.), elles sont constituées par les matières fécales et les urines qui contiennent des matières minérales et organiques. Elles sont aussi riches en germes microbiens. L’urée, élément dominant, se transforme en ammonium (NH4+ ) dans les canalisations. Les matières fécales sont constituées par les résidus alimentaires, les produits de desquamations de l’intestin et les corps microbiens. Elles contiennent 70 à 80% d’eau (Radoux, sd).
• Les eaux ménagères : regroupent l’ensemble des autres rejets (eaux de cuisines, de vaisselles, de lessives, de bains, des graisses et surtout des savons et autres détergents) (Radoux, sd).

Evaluation de la pollution des eaux usées domestiques 

Les eaux usées domestiques comportent différentes formes de pollution qu’il importe de déterminer pour une évaluation correcte des performances épuratoires de systèmes d’épuration. Cette pollution est globalement répartie en trois catégories : la pollution physique, la pollution chimique (organique et minérale) et la pollution biologique.

La pollution physique : paramètres de mesure et impacts 

La pollution physique ou particulaire ou encore appelée pollution primaire constitue l’ensemble des matières grossières et des particules en suspension contenues dans les eaux usées. Elle constitue l’une des parties les plus apparentes de la pollution des eaux usées et est quantifiée par la mesure d’un certain nombre de paramètres dont les plus courants sont :
• les matières en suspension (MES) : qui constituent un paramètre de pollution important et marquent généralement bien le degré de pollution d’un effluent urbain ou même industriel. Le suivi de ce paramètre renseigne sur les possibilités épuratoires de certains ouvrages de traitement (décanteur). Elles sont composées essentiellement des matières organiques ou minérales. Leur origine résulte des déchets désagrégés en provenance des W.C., de la cuisine, de la buanderie, et des salles de bains (Diop S., 2002). La concentration en MES des eaux usées domestiques rejetées à Dakar est toujours très élevée et dépassent régulièrement 500 mg/l (Niang, 1995). Ce paramètre est exprimé en mg de matières sèches insolubles par litre.
• Le pH (potentiel Hydrogène) : généralement les eaux usées domestiques présentent une plage de pH favorable (6,5<pH<8.4) au développement des microorganismes épurateurs, tant au niveau des phénomènes aérobies qu’anaérobies (Radoux et al, sd).
• La conductivité : la quantité de sels dissous, présente dans une eau naturelle, est fonction de la dissolution lente de certaines roches du bassin hydrographique ou de l’apport anthropique. Ainsi, l’eau se charge en différents sels, dissociés en cations (Ca2+, Mg2+, K+, Na+,…) et anions (SO4 2-, Cl-, HCO3-, PO4 3-, NO3-,…). Une méthode simple pour connaître la quantité globale de sels dissous est la mesure de la conductivité, c’est-à-dire de la facilité avec laquelle l’eau conduit un courant électrique. La conductivité augmente avec la quantité de sels dissous et est fonction de la température. Elle est exprimée en microsiemens/cm (µS/cm). L’eau distillée a une conductivité faible (<3µS/cm). L’eau de mer a une conductivité supérieure à 10000µS/cm) (Radoux et al, sd). Le rejet, sans traitement, des eaux usées domestiques brutes (riches en pollution physique) dans le milieu naturel peut engendrer divers dommages parmi lesquels nous pouvons citer :
➤ la non-pénétration de la lumière dans l’eau, déséquilibrant ainsi la chaîne trophique ;
➤ la destruction des zones de frayères ;
➤ l’obstruction des branchies des poissons ;
➤ l’inhibition de la vie aquatique et la turbidité.

La perturbation de l’équilibre écologique induite par la pollution physique ne peut être évitée qu’en débarrassant les eaux usées de leurs charges particulaires.

La pollution chimique organique : paramètres de mesure et impacts 

Cette pollution est encore appelée pollution secondaire et s’articule autour de deux composantes :
• les composés de synthèse : il s’agit principalement des produits à usage domestique (détergents, insecticides organophosphorés, herbicides, etc.) et industriel (esters de l’acide phtalique, composés du phénol, etc.) ;
• les composés organiques issus des métabolismes des êtres vivants : ils sont représentés par des matières organiques fécales, les divers déchets organiques de cuisines, de culture, etc. Ces matières sont facilement biodégradables. Cette pollution chimique organique est souvent quantifiée de manière indirecte par la mesure de certains paramètres tels que :
• la demande chimique en oxygène (DCO) : elle permet la mesure de la quantité globale d’oxygène dissous nécessaire pour oxyder par voie chimique, sans intervention d’êtres vivants, toutes les substances oxydables (sels minéraux oxydables, composés organiques biodégradables ou réfractaires,…). Elle s’exprime en mg O2/l ;
• la demande biochimique en oxygène en 5 jour (D.B.O5.) : elle représente la quantité d’oxygène nécessaire aux micro-organismes (voie biologique) pour oxyder (dégrader) l’ensemble de la matière organique d’un échantillon d’eau maintenu à 20°C, à l’obscurité, pendant 5 jours. Elle s’exprime aussi en mg O2/l (Radoux et al, 1993). L’ensemble des contaminants organiques sont, selon les cas, rémanents ou plus ou moins facilement biodégradables. Ils ont des impacts sur les écosystèmes aquatiques et sur la santé humaine (Radoux, sd). Ces polluants organiques présentent, globalement, deux types de toxicité :
– une toxicité létale et sub-létale (dite toxicité à court terme),
– et une toxicité chronique (dite de longue durée).

Et les risques liés à ces composés peuvent être de type mutagène, cancérigène et tératogène – produisant des monstres- (Radoux, sd).

La pollution chimique minérale, ses paramètres et ses impacts 

Elle peut être aussi appelée « pollution tertiaire » et est d’autant plus grave que ses effets sont insidieux. . Elle peut être quantifiée par deux grands types de polluants ou paramètres minéraux : les composés d’eutrophisation que sont les dérivés minéraux de l’azote et du phosphore (nitrates, nitrites, ammonium, divers types de composés phosphatés) et les métaux lourds (Radoux, sd).

• L’azote : il peut provenir de la décomposition des déchets organiques, des rejets organiques d’origine humaine (urée), de certaines industries notamment celles des engrais azotés, de la chimie, etc. L’azote contenu dans les eaux résiduaires domestiques a essentiellement une origine urinaire ; il est apporté pour plus de ¾ par l’urée qui s’hydrolyse rapidement dans les réseaux ( Radoux sd) :

NH2-CO-NH2 +2H2O → CO3(NH4)2 .

Table des matières

INTRODUCTION
1.PRÉSENTATION DE LA ZONE D’ÉTUDE
1.1. Position géographique
1.2. Climat
1.3. Description de la population
1.4. Contraintes
1.4.1. Contraintes liées à la situation géogrphique et topographique
1.4.2. Contraintes socio-économiques
1.4.3. Contraintes physiques
1.4.4. Organisation institutionnelle du système
2.ÉTUDE BIOBLIOGRAPHIQUE
2.1. La caractérisation des eaux usées domestiques
2.1.1. Origines des eaux usées domestiques
2.1.2. Evaluation de la pollution des eaux usées domestiques
2.1.2.1. La pollution physique : paramètres de mesure et impacts
2.1.2.2. La pollution chimique organique : paramètres de mesure et impacts
2.1.2.3. La pollution chimique minérale, ses paramètres et ses impacts
2.1.2.4. La pollution biologique : paramètres de mesure et impacts
2.2. Les différentes techniques de traitement
2.2.1. Les techniques individuelles : Assainissement individuel-les petites stations
2.2.1.1. Prétraitement des eaux usées domestiques : la fosse septique annexe
2.2.1.2. Les critères d’aptitude d’un site à l’assainissement individuel
2.2.2. Les technologies collectives intensives
2.2.2.1. Le réacteur à boues activées
2.2.2.2. Lits bactériens
2.2.2.3. Le système à disques biologiques
2.2.3. Les techniques collectives extensives
2.2.3.1. Le lagunage à microphytes
2.2.3.2. Les prairies à hydrophytes libres ou flottants
2.2.3.3. Les prairies à hydrophytes fixés ou rhizophytes
2.2.3.4. Les marais artificiels ou « E.H.T.S. »
2.2.3.4.1. Le procédé KICKUTH ou « Root Zone Method » (RZM)
2.2.3.4.2. Le procédé SEIDEL ou « Max Planck Institute System » (M.P.I.S.)
2.2.3.4.3. Le « LELYSTAD Process » (de JONC, 1976, GREINER et de JONC, 1982)
2.2.3.5. L’épandage souterrain
2.2.3.6. Mosaïques Hiérarchisées d’Ecosystèmes Artificiels (M.H.E.A.)
2.2.3.7. La filtration sous gravier
2.3. Les principes de traitement
2.3.1. Prétraitement
2.3.2. Traitement primaire
2.3.3. Traitement secondaire ou élimination biologique des matières polluantes
2.3.4. Traitements tertiaires ou complémentaires
2.3.4.1. L’élimination de l’azote
2.3.4.2. L’élimination du phosphore
2.3.4.3. Filtration
2.3.5. Traitement quaternaire
2.4. Les normes de rejet des eaux usées recommandées
2.4.1. Définition
2.4.2. Les Normes établies par le Sénégal et par l’Union Européenne
3.MATÉRIELS ET MÉTHODES
3.1. Description des ouvrages du système à Yoff
3.2. La station expérimentale de l’IFAN (SEI)
3.3. L’échantillonnage et les méthodes d’analyses
3.3.1. Echantillonnage
3.3.2. Méthodes d’analyses
3.3.2.1. Détermination des matières en suspension (MES)
3.3.2.1.1. Principe
3.3.2.1.2. Mode opératoire
3.3.2.2. Détermination de la demande chimique en oxygène (DCO)
3.3.2.2.1. Principe
3.3.2.2.2. Mode opératoire
3.3.2.3. Détermination de la demande biochimique en oxygène (DBO5)
3.3.2.3.1. Principe
3.3.2.3.2. Mode opératoire
3.3.2.4. Dosage de l’Azote total et du Phosphore total
3.3.2.4.1. Principe
3.3.2.4.2. Dosage de l’azote total, mode opératoire
3.3.2.4.3. Dosage du phosphore total, mode opératoire
3.3.2.5. Dénombrement des coliformes fécaux (CF)
3.3.2.5.1. Principe
3.3.2.5.2. Mode opératoire
3.3.2.6. Dosage du potassium (K)
3.3.2.6.1. Principe
3.3.2.6.2. Mode opératoire
4. RÉSULTATS ET DISCCUSSION
4.1. Profil socio-économiques des ménages
4.1.1. variation de la consommation en eau par rapport au niveau de vie
4.1.2. La connexion est-elle fonction du niveau d’instruction ?
4.1.3. Problématique des eaux usées domestiques des concessions non connectées
4.1.4. Le moment d’apparition du premier entretien
4.1.5. Le pourcentage de jeunes faisant l’entretien des fosses
4.2. Efficacité des systèmes de traitement à Yoff et à la SEI
4.2.1. Efficacité des systèmes pour l’élimination des MES
4.2.2. Evolution du pH et de la conductivité dans les systèmes testés
4.2.3. Efficacité des systèmes pour l’élimination de la matière organique
4.2.3.1. L’élimination de la DCO
4.2.3.2. L’élimination de la DBO5
4.2.4. L’efficacité des systèmes pour l’élimination de la pollution tertiaire
4.2.4.1. L’élimination de la pollution chimique minérale azotée
4.2.4.2. L’élimination de la pollution chimique minérale phosphorée
4.2.4.3. L’élimination du potassium (K+)
4.2.5. Efficacité des systèmes pour l’élimination de la pollution biologique
CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES

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