Chaine de traitement à M I

Le captage de l’eau

La JIRAMA capte l’eau du lac Mandroseza qui est transportée vers une station de traitement pour être améliorée physiquement et chimiquement. Pour cela on utilise une adduction d’eau par pompage. Cette méthode nécessite l’utilisation des différents matériels motorisés comme le groupe électropompe qui aspire l’eau du canal d’amené et le refoule à la station de pompage, les équipements hydrauliques et électriques, le canal d’amené qui a environ 4 mètres de profondeur, …

Etape de coagulation floculation

La coagulation-floculation a pour objectif de déstabiliser et de rassembler en un précipité volumineux et lourd, les particules colloïdales très fine contenue dans l’eau. La coagulation est la formation de précipité colloïdal et la floculation est le rassemblement de ces précipités colloïdaux en flocs plus ou moins lourds. Le perfectionnement de cela nécessite un taux de traitement et taux de chargement optimal des réactifs de traitement.
Elle se passe dans un ouvrage appelé coagulateur floculateur. Les produits utilisés au cours de cette étape est le sulfate d’alumine en tant que coagulant, la chaux comme adjuvant de floculation. Les figures ci-après démontrent les points d’injection de ces produits ;

Les procédés de clarification à M II

Le système de traitement à M II est différent de celui de M I, c’est la coagulation sur filtre.
L’eau coagulée par le sulfate d’alumine ne subit pas une décantation mais elle passe directement sur un filtre bicouche composé de 40 % d’anthracite et 60 % de sable de granulométrie 0,8 à 1 mm.

Coagulation-floculation

Les matériaux filtrants granuleux n’arrêtent pas les matières colloïdales. Pour obtenir un filtrat limpide, il faut donc au préalable procéder à une coagulation. Lorsque les teneurs en MES et en matières organiques colloïdales sont peu élevées, une dose réduite de coagulant inférieur à 10 g/m 3 en Al2(SO4)3 18 H2O est suffisante pour obtenir un bon rendement. *Variation du taux de sulfate d’alumine à M II : 7 à 10 g / m 3 -Coagulateur L’eau pompée depuis le lac entre dans une cuve d’agitateur rapide de volume 69 m 3. L’agitateur tourne à une vitesse de 41 tr/mn. Il a pour rôle de mélanger intimement le sulfate d’alumine à l’eau à traiter.

Floculateur

L’eau coagulée part en surverse du coagulateur passe sous une cloison siphoïde pour parvenir en sous-verse dans le floculateur avec une vitesse de 5 trs/mn.

Filtration

La filtration se fait sur six filtres bicouches. Sur le premier étage de filtration, le matériau est choisi suffisamment gros pour éviter des colmatages trop rapides : anthracite de diamètre 14 mm. Le second étage de filtration est constitué de sable de petite granulométrie diamètre 0,8 mm pour retenir les particules les plus fines. La hauteur du sable et de l’anthracite est de 60 cm chacun.

DIAGNOSTIC DES PROBLEMES QUALITATIFS

au niveau de la ressource en eau: le lac mandroseza

Pour la production d’eau potable, la JIRAMA utilise le lac Mandroseza pour source d’eau brute. Ce lac est alimenté par le fleuve d’Ikopa. Vue l’aspect physique de l’eau du lac, on peut déjà constater que la qualité de l’eau du lac Mandroseza n’est pas bonne et qu’elle est polluée par des matières en suspension.
Les pollutions de l’eau peuvent se présenter sous différentes formes : chimiques, mais aussi bactériologiques. Divers facteurs sont à l’origine de cette pollution.

Les causes de la pollution

La dégradation de l’environnement

L’eau que les Tananariviens boivent tous les jours est d’abord puisée depuis la rivière Ikopa avant d’être stockée dans la réserve de Mandroseza. En fait, le problème de matière en suspension dans l’eau est causé par la destruction progressive de l’environnement. En effet pendant les périodes de pluies, la qualité de l’eau se détériore fortement en se mélangeant avec trop de terre et du sable charrié par la rivière Ikopa suite à des érosions. Elle prend donc cet aspect jaunâtre, voire marron. Et la couleur de l’eau varie chaque jour.

au niveau des ouvrages de traitement

Les problèmes du système

Variation du volume des produits et réactifs

La qualité de l’eau brute du lac Mandroseza varie beaucoup à cause des impuretés qui s’y déversent, des changements climatiques : la turbidité, le pH, la conductivité électrique, la température, les matières organiques… Or, la variation de ces paramètres influe sur le mode de traitement de l’eau et le volume des produits et réactifs à utiliser pour la potabilisation de l’eau du lac.

Les pannes

Actuellement, quelques appareils et machines âgés de plus de 40 ans sont encore utilisés à Mandroseza pour approvisionner en eau la ville d’Antananarivo. Ce qui cause des pannes fréquentes entraînant ainsi l’arrêt temporaire des traitements de l’eau et engendre par la suite des impacts négatifs sur la qualité des eaux distribuées (turbidité élevée, eau colorée).

DIAGNOSTIC DES PROBLEMES QUANTITATIFS

La JIRAMA exploite l’eau du lac Mandroseza d’une superficie de 47 ha afin d’approvisionner la ville d’Antananarivo en eau potable. Malgré cette grandeur du lac, l’usine rencontre des problèmes quantitatifs liés à la capacité des usines et les pertes d’eau aussi bien au niveau de la station qu’au niveau des réseaux de distribution.

La capacité des usines

La JIRAMA Mandroseza est composée de deux stations de production d’eau : Mandroseza I (112800 m 3 .j -1 ) et Mandroseza II (60 000m 3 .j -1). Compte tenu des capacités de production des stations à Faralaza (9600 m 3 .j -1 ) et à Sabotsy Namehana (9600 m 3 .j -1 ), la production totale est de 192 000m 3 .j-1.

Les pertes d’eau

La consommation en eau potable est une lutte permanente à Antananarivo-ville et les abonnés de la société de distribution d’Électricité et d’Eau (JIRAMA) se plaignent du très faible débit de l’eau surtout dans les zones périphériques de la capitale.
La vétusté des infrastructures engendrant la destruction de près de 40 % des conduites de distribution d’eau et les pertes d’eau en raison des fuites constituent, entre autres, les causes de ce problème, les infrastructures existantes ne répondent plus aux besoins de la totalité des habitants (référence : www.google.com/Le problème de la consommation d’eau potable).
Besoin journalier = consommation par jour x nombre de population
Les pertes d’eau est un des plus importants problèmes de la JIRAMA. Ce grand problème est présent non seulement au niveau du système de traitement mais aussi au niveau des réseauxde distribution.

Au niveau de la station de traitement

Au niveau de la société JIRAMA, certains appareils nécessitent des lavages comme les filtres, les vannes,… Pour cela, la JIRAMA utilise les eaux qui ont déjà été traitée afin d’éviter les pollutions et contaminations. Ces eaux sont comptées parmi les pertes. Ces pertes au niveau du système constituent 12% de la production de la JIRAMA. Ce qui est assez élevée car ce genre de perte ne doit pas excéder de 4%.

Au niveau des réseaux de distribution

Sur une production totale de 160 000 m 3 , seuls 90 000 m 3 sont comptabilisés (référence : www.google.com/ initiatives urbaines). Ce fait démontre l’existence d’anomalies techniques telles que les fuites et les compteurs non répertoriés par la JIRAMA.

Les pertes causées par les fuites

Un problème de manque d’eau a été constaté depuis un certain temps à travers les statistiques des paramètres hydrauliques du réseau de distribution d’eau potable de la JIRAMA et les réclamations des clients dans différents quartiers.
On peut constater dans certaines zones d’Antananarivo le vieillissement des réseaux de distribution entraînant ainsi les défaillances des conduites et l’apparition des fuites. Ce quiprovoque la diminution du débit et de la quantité d’eau livrée aux consommateurs.

Les pertes causées par les compteurs

Les principales causes des pertes causées par les compteurs sont la défaillance des compteurs et l’existence des branchements illicites.
Ces branchements concernent surtout les gros consommateurs comme les ménages qui ont des piscines,… Par exemple, vers les années 2013, une opération de ratissage a été menée par la JIRAMA dans la zone Ouest, du côté de Fenoarivo, Ampitatafika, Itaosy,… Durant cette opération, 555 anomalies de branchement illicites sur une totalité de 9000 abonnés ont été détectés (référence : www.google.com/initiatives urbaines). Ce qui correspond à plusieurs milliers de m3 d’eau non comptabilisés et non facturés.
Notons que ces différentes pertes contribuent non seulement au manque d’eau chronique dans certaines zones déficitaires mais baisse aussi le rendement global du réseau.

ETUDE DE LA QUALITE DES EAUX

La présente étude a été faite à partir des données d’analyse des eaux effectuées par le laboratoire de la JIRAMA à Mandroseza durant notre période de stage auprès du centre de production eau MI et MII en Mars 2016.
L’étude qualitative de l’eau de la ressource jusqu’à la sortie de la station en passant par les différents ouvrages fera l’objet de ce chapitre.

Caractérisation des eaux à la sortie des ouvrages

L’eau utilisée pour la production d’eau destinée à la consommation humaine contient de nombre de composants à éliminer totalement ou partiellement : matières en suspension, les matières organiques, micropolluants organiques et/ou minéraux, micro-organismes (bactéries, virus).
Les analyses physico-chimiques et bactériologiques permettent de déterminer la composition de l’eau du lac afin d’évaluer sa qualité, de connaître les paramètres à corriger et de pouvoir la traiter correctement.

Les facteurs indiquant la qualité d’une eau

Plusieurs paramètres essentiels doivent être prise en compte pour étudier la qualité d’une eau : la température, le pH, la turbidité, la conductivité électrique, la dureté totale et calcique, le titre alcalimétrique simple et complet, l’indice de minéralisation, la teneur en chlore résiduel, la teneur en silicate, la teneur en matière organique alcaline, la teneur en ions ammoniums, nitrates, nitrites, sulfate et en fer.

Température

La température joue un rôle important sur l’état physique de l’eau, plus précisément, sur la solubilité des sels et surtout des gaz, et à la détermination du pH. La structure de la molécul e d’eau change à chaque variation de la température. C’est le phénomène d’agitation thermique. Par ailleurs, la température accroît les vitesses des réactions chimiques et biochimiques d’un facteur 2 à 3 pour une augmentation de température de 10 degrés Celsius (°C).
L’appareil utilisé est le Conductimètre (vérification : Constante de la cellule : 0,475cm -1 et Température de référence : 20°C lors de l’allumage).

Ammonium

La teneur en ammonium mesure la quantité en ions ammoniums (NH 4 + ) présents dans l’eau.
L’ammonium est la forme réduite de l’azote. Expérimentalement, l’azote ammoniacal est toxique pour la vie aquatique. Cet élément provient en général du lessivage des terres agricoles et des eaux usées d’origine industrielle.
L’appareil de lecture utilisé est le “spectrophotomètre” d’absorption moléculaire (unité : mg.L -1 ) 13.

Nitrates

La teneur en ions nitrates en mg.L -1 exprime la quantité en ions nitrates (NO 3 -) existants dans l’eau. La spectrophotométrie permet sa détermination. Les nitrates proviennent généralement des effluents industriels, municipaux et du lessivage des terres agricoles.
L’appareil de lecture utilisé est le “spectrophotomètre” d’absorption moléculaire.

Nitrite

La teneur en nitrite mesure la quantité d’ions nitrites (NO 2-) contenus dans l’eau. Les nitrites s’oxydent facilement en nitrates car ils sont instables. Pour la faune aquatique, le nitrite est toxique à forte dose. De plus, il peut provoquer une maladie infantile (méthémoglobinémie).
L’appareil de lecture utilisé est le “spectrophotomètre” d’absorption moléculaire (unité : mg.L -1 )

Sulfates

La teneur en sulfate représente la quantité en ions sulfates (SO 4 2-) présents dans l’eau. Les sulfates proviennent surtout de l’eau de pluie et la présence de sulfate dans les eaux naturelles invoque la présence de gypse ou de pyrite (Gypse (CaSO4), pyrite (FeS). Si la teneur en sulfate est très importante, l’eau devient corrosive.
L’appareil de lecture utilisé est le “spectrophotomètre” d’absorption moléculaire (unité : mg.L -1)16. Fer Ce paramètre représente la quantité en ions ferreux (Fe 2+ ) qui existe dans l’eau. L’existence des ions ferreux dans l’eau est responsable de la formation de la rouille dans l’eau. La teneur en ions ferreux est exprimée en mg.L -1 . L’appareil de lecture utilisé est le comparateur hydrocure et la plaquette fer 0,06 à 1 mg.L -1 ou 0,3 à 5 mg.L -1. Le résultat est obtenu par la lecture de la concentration correspondante à lacouleur comparée sur la plaquette.

RECOMMANDATIONS

Recommandations pour la qualité

Au niveau des ressources en eau

La principale cause de la détérioration de la qualité du lac Mandroseza, source en eau de la JIRAMA est la dégradation de l’environnement. Cette dégradation de l’environnement est perçue à travers les phénomènes suivants :
 Les divers rejets (rejets des usines, rejets domestiques,…)
 La mauvaise coordination de l’action dans l’aménagement de l’espace (travaux d’aménagement, urbanisation, réseau d’assainissement…)
 Le non conscientisation de la population (indiscipline, non-respect de l’hygiène,…)
Ainsi, la première solution pour avoir une bonne qualité d’eau à traiter à la station de la JIRAMA est la protection de la source.

Protection de la ressource

Actuellement, l’eau du lac Mandroseza appartient à la classe de bonne qualité selon la grille de qualité des eaux de surface, et pour maintenir cette qualité la protection du lac est plus que nécessaire. Pour cela, deux solutions sont suggérées : reboisement et traitement adéquat des rejets industriels que ce soit autour ou en amont du lac

Le reboisement

La principale cause de la dégradation de la qualité de l’eau du lac Mandroseza est le chargement des boues causées par l’érosion. Pendant les périodes de pluies, les eaux de ruissellement transportent les boues dans le lac entraînant la couleur rougeâtre de l’eau. Cette érosion est causée par l’insuffisance des végétaux pour soutenir le sol. Ainsi, le reboisement de toute espace dénudé autour et en amont du lac s’avère primordial afin d’éviter ce phénomène d’érosion.

Traitement des eaux usées

Les rejets industriels causes de la dégradation de la qualité des eaux du lac doivent être traités pour améliorer la qualité de l’eau de la source. Aussi, chaque industrie et usine siégeant aux alentours et en amont du lac Mandroseza doivent adopter un système de traitement adéquat et efficace de leurs rejets avant déversement dans le lac et le fleuve. Pour cela, la mise en œuvre de procédés physico-chimiques et d’agents chimiques adéquats pour éliminer les polluants et les microorganismes peut être adoptée.

Au niveau des ouvrages de traitement

Le rôle de la JIRAMA est de distribuer de l’eau de bonne qualité. Or, actuellement, celui-ci est un problème pour la société car l’eau arrivant aux robinets des clients est parfois de couleur anormale et de mauvaise odeur
 Adéquation de la dose de produits de traitement à la qualité de l’eau brute : Chaque variation de la qualité de l’eau brute implique le changement de la dose de produit de traitement par des essais au laboratoire afin d’assurer l’efficacité du traitement
 Respect des plannings de maintenance des matériels tournants pour éviter les pannes et arrêt de la production ou de l’ injection des produits de traitement source de dégradation de la qualité des eaux traitées.

Au niveau des réseaux de distribution

Pour avoir de l’eau potable, la JIRAMA passe par plusieurs étapes : captage jusqu’à la distribution. Pour réaliser cela, l’eau passe par plusieurs matériaux et tuyaux. Certains réseaux sont placés dans des régions contenant des eaux usées et impures. Le vieillissement de ces installations entraîne l’apparition des fuites dans les tuyauteries. Or, cela engendre l’infiltration des eaux polluées dans le réseau et cause le mauvais goût, mauvaise odeur, couleur jaunâtre de l’eau au niveau des consommateurs. Pour cela, certains paramètres sont à respecter : l’emplacement du réseau…

L’emplacement du réseau

L’emplacement du réseau est très important pour le traitement et la distribution de l’eau. Il existe certains endroits où on ne doit pas installer des matériaux de traitement et de distribution d’eau. D’abord, ils ne doivent pas être installés avec d’autres réseaux afin d’éviter les diverses infiltrations entre les deux réseaux, qui peuvent dégrader la qualité de l’eau.
Ensuite, il faut bien choisir l’endroit où on installe le réseau. Ce dernier ne doit pas être installé dans des endroits défavorables tels que les sorties des déchets d’usines et les endroits où les eaux usées passent.

Recommandations pour la quantité

L’entretien des matériaux

La perte est un des plus grands problèmes de la JIRAMA. Elle entraîne la perte économique au sein de la société et aussi l’insuffisance de la quantité de l’eau arrivant aux consommateurs. Cette perte est causée par différentes raisons : la vétusté des conduites dans les réseaux de distributions et la défaillance des compteurs. Ainsi, deux solutions sont à proposer pour faire face à ces problèmes : le remplacement des conduites vétustes dans les réseaux de distributions, la réparation et remplacement des compteurs défaillants.

Remplacement des conduites vétustes

La JIRAMA est une société ayant existé depuis plusieurs années, l’entretien des matériaux et conduites n’a pas été priorisée. A cause de cela, des appareils et des conduites tombent souvent en panne. Or, la défaillance des conduites provoque les pertes. Ainsi, afin d’éviter ces pertes, le remplacement des conduites vétustes est suggéré.

Sanction de certains clients

L’existence des branchements constitue les problèmes de la JIRAMA. Cela occasionne les pertes économiques de la société car le coût de l’eau consommée par le client n’est pas facturé. Ainsi, la JIRAMA doit encore mobiliser plus d’équipe pour faire une vérification concernant ces branchements illicites dans toute la ville d’Antananarivo. L’utilisation des branchements illicites doit être sanctionnée par la loi.

Table des matières

REMERCIEMENTS
LISTE DES ACRONYMES
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
INTRODUCTION
PARTIE I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
Chapitre 1: PRESENTATION DE LA SOCIETE JIRAMA
I.1: Identification de l’entreprise JIRAMA
I.2 : Historique
I.3 : Organisation au sein de la JIRAMA
Chapitre 2 : PRESENTATION DU CENTRE DE PRODUCTION EAU MANDROSEZA
I.1 : Filière de traitement existant
I.1.1 : Chaîne de traitement à M I
I.1.2 : Chaîne de traitement à M II
I.1.3 : Schéma synoptique du traitement à M I et M II
I.2 : Activité de surveillance au niveau du centre
I.2.1 : Surveillance des postes de dosage des réactifs
I.2.2 : Conduite du traitement au niveau des ouvrages
I.2.3 : Contrôle de l’efficacité du traitement
PARTIE II: ETUDES ET RECOMMANDATIONS
Chapitre 1 : ETUDE DIAGNOSTIQUE DES PROBLEMES
I.1 : Objectifs des diagnostics
I.2 : Diagnostic des problèmes qualitatifs
I. 3 : Diagnostic des problèmes quantitatifs
Chapitre 2: ETUDE DE LA QUALITE DES EAUX
I.1 : Caractéristiques des eaux du lac
I.2 : Etude qualitative des eaux décantées et filtrées à M I et M II
I.3 : Etude de la qualité des eaux à la sortie de MI et MII
Chapitre 3 : RECOMMANDATIONS
I .1: Recommandations pour la qualité
I.1.1 : Au niveau des ressources en eau
I.1.2 : Au niveau des ouvrages de traitement
I.1.3 : Au niveau des réseaux de distribution
I.2 : Recommandations pour la quantité
I.2.1 : L’entretien des matériaux
I.2.2 : Renforcement de la production