Soutenance mémoire
L’eau est à l’environnement ce que le sang est à l’organisme humain ; elle est essentielle à la survie de tous les êtres vivants plantes, animaux, et humains ; et nous devons faire tout ce qui est possible afin de maintenir sa qualité pour les générations actuelles et futures. L’industrialisation contribue de façon significative au développement d’un pays. Toutefois, si des mesures appropriées ne sont pas prises, les rejets polluants tels que les eaux usées, les divers déchets solides ou les émissions gazeuses venant de ces diverses unités de production, constituent des dangers potentiels pour l’environnement. Selon les usages : industriel, domestique ou agricole, l’eau est à la fois convoitée et polluée. La pollution de l’eau tient une place importante parmi les problèmes majeurs de l’environnement. Dans le souci de préserver l’environnement contre la pollution, les traitements des eaux usées avant leur rejet dans la nature constitue une nécessité.
Les eaux usées
Les eaux usées sont des eaux salies, impures et rejetées après usage. Ce sont des eaux ayant acquis une charge minérale ou organique en fonction de leur utilisation. Elles constituent une principale source de pollution. La plupart des pollutions sont de nature chimique, avec différents types de rejets. Les polluants les plus fréquents sont des molécules organiques. Celles-ci sont biodégradables, mais leur disparition nécessite de l’oxygène qui est alors diminué dans les milieux aquatiques.
Les eaux usées industrielles
Du fait de ses propriétés physico-chimiques particulières (pouvoir de dissolution, capacité calorifique…), l’eau est utilisée dans la plupart des activités industrielles. Elle sert, par exemple, à de composant de dilution dans certaines industries. Elle peut intervenir comme agent de nettoyage ou de lavage de produits ou de machines. Elle constitue souvent un moyen de refroidissement, en particulier dans certaines usines métallurgiques ou dans les centrales thermiques et nucléaires. L’eau est également le vecteur d’élimination de certains déchets industriels.
A cause de sa diversité, il est difficile de prévoir l’apport de pollution industrielle. Dans chaque branche industrielle, les eaux usées ont des caractéristiques communes, mais il existe des différences liées aux différences de procédés employés.
Il n’est donc pas possible de donner un profil type des eaux usées industrielles.
Cependant, on peut évoquer certaines caractéristiques de ces eaux.
– Les eaux à charge minérale dominante qui proviennent des rejets des installations minières et des usines de traitement de minéraux sont très chargées en matières en suspension. Elles ont des pH qui s’écartent souvent de la neutralité.
– Les eaux à charge organique dominante issues de rejets d’abattoirs sont très chargées en matières organiques biodégradables.
– Les eaux toxiques qui proviennent de certaines industries chimiques.
– Les eaux chaudes qui sont constituées par les rejets des centrales électriques qu’elles soient classiques ou nucléaires. Celles-ci est l’origine des pollutions thermiques qui peuvent avoir des conséquences écologiques importantes par rapport aux autres types de pollution .
Il faut noter que presque toutes les installations industrielles ont des circuits de refroidissement et rejettent des eaux chaudes.
A tous ces rejets industrielles spécifiques s’ajoutent toujours des quantités non négligeables de rejets de type domestique plus ou moins important selon le nombre des employés.
Polluants présents dans l’eau
On distingue plusieurs catégories de polluants tels que :
– Les sels minéraux : Ils représentent, à la fois par les masses mises en cause et par les effets biologiques des polluants majeurs. Ils nuisent à la potabilité des eaux superficielles et même aux usages industriels si leur concentration est importante [4].
– Les acides et les alcalins : Déchargés par l’industrie chimique et d’autres installations industrielles, ils sont indésirables non seulement pour les activités récréatives (nage, pêche, navigation), mais aussi pour la vie aquatique. Il est généralement admis que pour la survie des poissons, le pH doit se situer dans une fourchette comprise entre 4,5 et 9,5. En théorie, le pH devrait être neutre pour que l’eau soit considérée comme pure. Le fonctionnement d’une station d’épuration est également perturbé par la présence de ces polluants [5].
– Les matières en suspension (MES): Elles désignent toutes les matières minérales ou organiques qui ne se solubilisent pas dans l’eau. Les MES confèrent à l’eau un aspect trouble au fur et à mesure que les sédiments se déposent au fond ; elles diminuent la luminosité dans l’eau, donc freinent la photosynthèse. Les espèces végétales se développent plus difficilement, l’oxygène qu’elles produisent diminue dans le milieu, et les espèces animales en souffrent [6]. Elles peuvent rendu les eaux très opaques et provoquer aussi une eutrophisation.
– Les détergents synthétiques: Ils comprennent un groupe de produits qui sont à la fois émulsionnants et moussants. Ils ont plusieurs inconvénients tels que la formation de mousse sur les rivières qui apparaît à partir de 0, 3 à 1 mg/L. Leur dégradation par les bactéries peut aboutir à des molécules non moussantes mais non biodégradables qui peuvent s’accumuler dans les organismes. De même, en alimentation en eau potable(AEP), le goût de savon peut apparaître à des doses très faibles (quelques μg/L) [7].
– Les matières colorantes: Leur déversement dans le milieu aquatique même à de très faibles concentrations, a un grand impact. Elles modifient la transparence et l’éclairement du milieu. L’action chlorophyllienne s’en trouve ralentie, la production d’oxygène en est diminuée et il y a tendance à l’installation des conditions anaérobies [5] et d’eutrophisation.
– La pollution thermique: Elle est due au rejet des eaux utilisées pour le refroidissement d’installations industrielles diverses. Cet échauffement engendre de nombreux inconvénients tels que appauvrissement des eaux en oxygène, l’action stimulante sur la vitesse de multiplication d’algues, croissance de l’activité bactérienne…etc.
Caractéristiques des eaux usées
Les caractéristiques des eaux usées industrielles peuvent varier selon leur origine. Les dangers des effluents sont préoccupants à cause des nombreux polluants qu’ils contiennent. Il s’agit entre autre :
– du sable, des débris et des solides en suspension, qui peuvent atténuer la couleur de l’eau, la rendre impropre et même étouffer et contaminer la vie végétale et animale;
– des germes pathogènes qui peuvent rendre l’eau impropre à la consommation;
– des déchets organiques en décomposition, qui épuisent l’oxygène dissous dans l’eau et menacent la survie des poissons et d’autres organismes aquatiques;
– des éléments nutritifs, qui stimulent la croissance des algues et d’autres végétaux aquatiques de façon excessive, et ainsi produit des odeurs désagréables et crée des problèmes esthétiques, ce qui tend à réduire la biodiversité;
– des produits chimiques, qui peuvent être la cause d’une toxicité aiguë ou chronique dans les organismes aquatiques. Ces produits chimiques peuvent avoir des effets à long terme sur l’environnement, car ils ne se décomposent pas facilement et ont tendance à s’accumuler dans les organismes aquatiques ou terrestres par l’intermédiaire de la chaîne alimentaire.
En général, pour apprécier la qualité des eaux, des différents paramètres sont utilisés dont :
– les paramètres physico-chimiques : gaz dissous (oxygène), température, pH, conductivité, potentiel redox ;
– les paramètres de la pollution particulaire : matières grossières, matières en suspension MES, matières volatiles (MV), turbidité ;
– les paramètres de la pollution organique globale : DBO, DCO, DTO, COT (Spectro UV) ;
– les paramètres de la pollution dissoute : composés azotés (NO3…), composés phosphorés, autres constituants minéraux (éléments majeurs, métaux lourds …), composés organiques (détergents, hydrocarbures, phénols) ;
– les paramètres microbiologiques : Coliformes totaux, Coliformes fécaux, Streptocoques fécaux ;
Impacts de la pollution des eaux usées industrielles sur l’environnement .
La pollution des cours d’eau par les produits étrangers est devenue l’un des problèmes majeurs de l’environnement. Cette pollution peut avoir des conséquences néfastes sur la santé de l’homme (Exemple : des nitrates qui entrainent des maladies mortelles chez les jeunes enfants et/ou des troubles digestifs chez les sujets adultes). Généralement, les différentes formes de pollution de l’eau peuvent être accompagnées par des phénomènes de nuisance tels que :
– la diminution du taux d’oxygène dissous et la présence de produits toxiques;
– la prolifération des algues toxiques due aux concentrations élevées en nutriments azotés et phosphorés engendrant l’eutrophisation;
– la modification physique du milieu par la forte turbidité, le taux de salinité élevé et la hausse de la température;
– la présence des bactéries et d’autres germes pathogènes.
Les maladies provenant de l’eau polluée tuent encore aujourd’hui des millions de personne chaque année dans les pays pauvres. Il s’agit de maladies provoquées par le fait de boire cette eau polluée et des maladies dues à un simple contact de la peau avec cette eau. Quand les eaux usées ne sont pas épurées avant le rejet dans le milieu naturel, l’altération de ce dernier et les déséquilibres qui s’y produisent ont des effets non seulement immédiats sur les utilisations de l’eau mais aussi à long terme sur la qualité et la production des aliments aussi bien pour l’homme, pour les plantes cultivées que pour les animaux .
– Les effets sur l’environnement peuvent être formulés de la façon suivante :
– une augmentation de la pollution et de l’acidification des sols qui affectent le rendement des cultures et nuisent à la qualité des produits alimentaires d’origine végétale ;
– une aggravation de la pollution des eaux superficielles et une infiltration de divers polluants dans les nappes phréatiques ;
– une détérioration de la santé des animaux sauvages et domestiques ;
– une augmentation des taux de morbidité et de mortalité parmi les populations des régions polluées .
Normes de rejets
La présence dans l’environnement humain de polluants naturels ou artificiels, de bactéries pathogènes est l’un des risques qui ne peuvent non plus être totalement supprimés. Il faut donc l’accepter mais d’abord la rendre acceptable en la limitant à un certain niveau. C’est sur ce niveau acceptable et non sur la possibilité de supprimer le risque qu’il doit y avoir discussion, même s’il est très difficile d’admettre le terme « risque acceptable ». D’où l’établissement d’une réglementation ou normes de rejets. Caractéristiques exigées pour l’effluent traité .
Avant d’être rejetées dans le milieu récepteur, les eaux usées doivent subir quelques traitements préalables pour qu’elles puissent satisfaire aux conditions ci-après :
– elles ne doivent présenter aucune altération de couleur, de goût et d’odeur vis-à-vis de l’état naturel
– elles ne doivent pas entraîner une modification de la turbidité et de la répartition naturelle de la température ;
– elles ne doivent pas provoquer la formation de boues ;
– elles ne doivent provoquer aucune altération des caractéristiques chimiques du milieu récepteur, ainsi qu’une modification défavorable de la qualité de la répartition des substances nutritives ;
– elles ne doivent pas entraîner la prolifération d’algues et des plantes aquatiques.
– elles ne doivent provoquer aucune formation nuisible au milieu récepteur des colonies bactériennes ou des protozoaires.
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I – REVUE BIBLIOGRAPHIQUE ET CONTEXTE DE L’ETUDE
CHAPITRE 1 : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
I Les eaux usées
I.1 Les eaux usées industrielles
I.2 Polluants présents dans l’eau
I.2.1 Caractéristiques des eaux usées
I.2.2 Normes de rejets
II Description de l’industrie textile
II.1 Utilisation de l’eau dans l’industrie textile
II.2 Caractéristiques des effluents industriels textiles
a) Caractéristiques physiques
b) Caractéristiques chimiques
c) Critères de pollution organique
– Demande biochimique en oxygène pendant 5 jours ou DBO5
– Détermination de la demande chimique en oxygène : DCO
– Le rapport entre la DBO et la DCO
III Généralités sur les colorants
III.1 Classification technique du colorant
a) Les colorants naturels
b) Les colorants synthétiques
III.2 Classification chimique
a) Les Colorants azoïques
b) Les colorants basiques ou cationiques
III.3 Mécanisme de fixation des colorants
III.4 Colorants textiles, Environnement et santé
c) Les dangers potentiels
d) Les dangers à long terme
IV Traitement des eaux usées
IV.1 Prétraitement
IV.2 Traitement primaire
IV.3 Traitement secondaire
IV.4 Traitement tertiaire
IV.5 Méthodes de traitement des effluents textiles
IV.5.1 Généralités sur les méthodes physico-chimiques de traitement
a) Filtration sur membrane
b) Adsorption sur charbon actif (ou sur un autre adsorbant)
c) Coagulation – floculation
IV.5.2 Cas particulier de la coagulation-floculation et des traitements qui l’accompagnent
Mécanisme
Principe de la coagulation – floculation
d) Méthodes chimiques de traitement des textiles
IV.6 Méthodes biologiques de traitement
a) Traitement aérobie
b) Traitement anaérobie
IV.7 Le procédé d’électrocoagulation
Historique du procédé
Principe de l’électrocoagulation
IV.8 Comparaison entre la floculation-coagulation chimique et l’électrocoagulation
Chimie de l’aluminium et du fer
a) L’aluminium
b) Le fer
V Les réactifs utilisés lors du traitement
V.1 Les sels de fer
a) Chlorure ferrique
b) Sulfate ferreux
V.2 Les sels d’alumine
a) Propriétés chimiques
b) Propriétés physiques
V.3 Les floculants et adjuvants de floculation
a) Chaux
b) Les polymères
CHAPITRE 2 : PRESENTATION DU CADRE D’ETUDE
I L’industrie de teinturerie T2
I.1 Activités et production
I.2 Les différentes sources de pollution venant de l’entreprise
I.3 Actions vis à vis de la législation
II La station de traitement des eaux usées gérée par ERATECH
II.1 Présentation de la société ERATECH sarl
II.2 La station de traitement
PARTIE II – ETUDE EXPERIMENTALE
CHAPITRE 3 : DEMARCHE METHODOLOGIQUE
CHAPITRE 4 : MATERIELS UTILISES
I.1.1 Matériels au laboratoire du Génie Chimique à Vontovorona
I.1.2 Matériels au laboratoire d’analyse physico-chimique de la JIRAMA
CHAPITRE 5 : RESULTATS ET ANALYSES DES PARAMETRES
I Essai de traitement au laboratoire du Génie Chimique à Vontovorona
Essai n°1 : Essai de traitement avec le chlorure ferrique
Essai n°2 : Essai de traitement avec le chlorure ferrique et du polymère
Essai n°3 : Essai de traitement avec du chlorure ferrique et de la chaux
Essai n°4 : Essai de traitement avec le sulfate ferreux
Essai n°5 : Essai de traitement avec le sulfate ferreux et du polymère
Essai n°6 : Essai de traitement avec le sulfate ferreux et la chlorure ferrique
Essai n°7: Essai de traitement avec le sulfate ferreux, le chlorure ferrique et la chaux
Essai n°8: Essai de traitement avec le sulfate ferreux et de la chaux
II Essai de traitement au laboratoire d’analyse physico-chimique de la JIRAMA Mandroseza
Essai n°9: Essai de traitement avec le chlorure ferrique et de la chaux
Essai n°10 : Essai de traitement avec le sulfate ferreux et de la soude normale
Essai n°11 : Essai de traitement avec le sulfate ferreux et de la chaux
Essai n°12 : Essai de traitement avec de sulfate ferreux et de la chaux
Essai n°13 : Essai de traitement avec le sulfate ferreux et de la chaux
Essai n° 14 : Essai de traitement avec l’hypochlorite de calcium et le sulfate d’alumine
Essai n°16: Essai de traitement avec le sulfate ferreux et du polymère AN 905
Essai n°17 : Essai de traitement avec le sulfate ferreux et de la chaux
III Résultats des analyses paramètres
Analyse des paramètres lors de l’essai de traitement n°13 avec le sulfate ferreux et de la chaux
Analyse des paramètres lors de l’essai de traitement n°15 avec le sulfate ferreux et la chaux
Analyse des paramètres lors de l’essai de traitement n°17 avec le sulfate ferreux et de la chaux
Conclusions partielles
CHAPITRE 6 : RESULTAT SUR LE SITE, ANALYSES ET INTERPRETATIONS DES RESULTATS
I Enquête sur le site
II ANALYSE ET INTERPRETATION DES RESULTATS
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
