Généralités sur le traitement des eaux de surfaces

Le traitement d’une eau brute dépend de sa qualité, laquelle est fonction de son origine et est susceptible de varier au cours du temps.
Le traitement consiste à des modifications des caractéristiques physico-chimiques et biologiques de l’eau en vue de les conformer aux normes.
Le principe de base du traitement c’est la clarification, la désinfection puis la neutralisation si nécessaire.

Captage

Le captage c’est le fait de recueillir ou de collecter l’eau brute. Il se fait par pompage dans le cas d’un lac afin d’alimentater en eau brute les ouvrages de traitements.

Prétraitement physique

Il a pour but d’extraire de l’eau brute, la plus grande quantité possible des matières en suspension et des grosses particules pouvant engendrer des gênes lors des traitements ultérieurs.

Dégrillage

Il s’agit d’extraire de l’eau brute les particules grossières dont la nature et les dimensions pourront engendrer de gènes lors des traitements ultérieurs le procédé consiste à faire passer l’eau à travers des barreaux.

Dessablage

C’est l’enlèvement des graviers, des sables, matières minérales et non colloïdales c’est à dire particule supérieure à 200µm. Le dessablage a pour but d’éviter les dépôts dans les canaux et conduites, et à protéger les pompes et d’autres équipements contre l’abrasion et aussi d’éviter la surcharge des stades de traitement.

Clarification

La clarification consiste à faire baisser la turbidité de l’eau par procédé physique et chimique. Elle comprend la coagulation floculation, et filtration.

Coagulation Floculation

Les particules en suspension dans l’eau sont généralement porteuses de charges électrostatiques négatives qui créent entre elles des forces de répulsion qui ont pour effet de les maintenir en agitation. La coagulation consiste à introduire dans l’eau unou plusieurs réactifs qui ont pour effet la neutralisation des charges électrostatiques (réduction du potentiel Zêta) et la formation de précipités insolubles. La floculation consiste à provoquer par agitation modérée de l’eau coagulée la coalescence et la formation de particules plus grosses (flocons) facilement éliminables par décantation et par filtration.
La chaux joue un rôle d’adjuvant de floculation pour le cas du sulfate d’alumine comme coagulant.

Caractérisation de la ressource en eau du lac Mandroseza

Le lac Mandroseza s’étend sur une superficie de 47 ha, d’une profondeur moyenne de 3 à 4 m et un volume approximatif de 1.410.000 m³. IL est défini comme un bassin de décantation naturelle.L’eau du lac est renforcée par le fleuve d’IKopa qui est captée par le biais d’un barrage et est déversée par pompage vers le lac Mandroseza. Le barrage s’étend sur une largeur de 120 m et il est équipé de quatre pompes de 180.000 m³ de débit journalier pour l’alimentation du lac. Au niveau de cette station de pompage existe un déssableur rectangulaire empêchant ainsi les dépôts de sable, de gravillon, des matières non colloïdales d’être déversés dans le lac.
Durant notre passage au laboratoire, le lac Mandroseza est caractérisé par un aspect trouble, une turbidité entre 10 et 20NTU, une couleur légèrement jaunâtre et un pH neutre.

Unité de traitement de Mandroseza

L’usine de traitement d’eau potable de Mandroseza est équipée de deux stations principales :Mandroseza I et Mandroseza II. Elles se diffèrent par leur capacité de production et leur méthode de traitement. Les deux stations alimentent la ville d’Antananarivo par l’intermédiaire de réservoirs ou par refoulement direct.

Procédure de traitement à Mandroseza I

Cette station alimente les étages hauts de la ville d’Antananarivo en eau, ellecomprend trois décanteur Prat Daniel et ses douze filtres un décanteur Accélator, et deux décanteur Pulsator.

Distribution

Les réservoirs pilotes sont les premiers à recevoir les eaux refoulées depuis l’usine de traitement à l’aide des surpresseurs. La JIRAMA dispose de 27 réservoirs qui sont repartis dans 26 localités différentes. Ils distribuent ensuite l’eau vers les conduites secondaires pour alimenter les réservoirs dit secondaires. la JIRAMA dispose d’un réseau de tuyauterie formé de 1005km pour la distribution dont 2.4km en acier ,383.5km en fonte, 4.63km en amiante ciment, 476.9km en PVC et 101.37km en tôle galvanisé leur diamètre est de 0.6 à 1 m.

LES ANALYSES ET CONTRÔLES

Vu le décret N°2003-941 du 09 septembre 2003 relatif au contrôle et surveillance de la qualité des eaux destinées à la consommation humaine ( Art .17) la JIRAMAest tenue de surveiller en permanence la qualité des eaux. Aussi elle effectue régulièrement des suivis et des contrôles physico-chimiques et bactériologiques au niveau de sa production et de sa distribution.

Analyse des paramètres physico-chimiques

Les recommandations relatives aux paramètresphysico-chimiques de l’eau potable visent à fournir aux consommateurs une eau agréable à boire. Les valeurs maximales admissibles sont énoncées dans le code de l’eau tandis que des analyses en laboratoires sont nécessaires pour déterminer ces paramètres. Des contrôles de pH et de la turbidité sont effectués quotidiennement pour l’eau brute (au niveau du lac et de l’Ikopa) tandis qu’un analyse physico-chimique complète est effectué par mois. Concernant les eaux traitées, le chlore résiduel et la turbidité sont contrôlés par heure à la sortie de la station et au cours du traitement la turbidité à la sortie filtre est contrôlée une fois par jour en période d’étiage et 4 fois par jour en période de pluies.

Contrôle des paramètres physiques

1-1-1-pH

Le pH mesure la concentration en ions [H + ] de l’eau. Il traduit ainsi la balance entre acide et base sur une échelle de 0 à 14 ; 7 étant le pH de neutralité. Il est mesuré par un pH-mètre ou par une comparatrice hydrocure par ajout d’indicateur coloré.

Conductivité etminéralisation

Elle mesure la capacité de l’eau à conduire le courant entre deux(2) électrodes. La plupart des matières dissoutes dans l’eau se trouvent sous forme d’ions chargés électriquement. Elle permet donc d’apprécier la quantité de sels dissouts dans l’eau. Elle est fonction dela température de l’eau c’est-à-dire elle est plus importante quand celle-ciest élevée.
La conductivité est mesurée à l’aide d’un conductimètre, ce dernier indique la conductivité ainsi que la minéralisation et la température, en effet les valeurs de ces trois paramètres sont interdépendantes. La conductivité est exprimée en µs/cm (micro-Siemens parcentimètre) tandis que la minéralisation en mg/l (milligramme par litre).La conductivité est directement proportionnelle à la quantité de solides (les sels minéraux et non les matièresorganiques) dissous dans l’eau. Ainsi, plus la concentration en solide dissout sera importante, plus la conductivité sera élevée.

Turbidité et couleur

La couleur des eaux naturelles est généralement due à la présence des substances organiques et inorganiques en solution. La turbidité permet d’avoir les informations visuellessur l’eau. Elle indique la présence de particules ayant une taille qui varie entre un nanomètre et un millimètre en suspension dans l’eau (débris organiques, argiles, organismes microscopiques).la turbidité est mesurée à l’aide d’un turbidimètre elle est exprimé en NTU.

Le goût et l’odeur

Le goût et l’odeur sont dus à la présence de certains micro-organismes, de certaines substances chimiques ou aux substances présentes dans les conduites ou dans le revêtement des parois des installations de stockage. Pour que l’eau ait un goût neutre, sa concentration en sels doit être approximativement la même que celle de la salive. Un goût ou une odeur inhabituelle de l’eau peut indiquer la présence de substances potentiellement dangereuses.

température

La température permet de corriger les paramètres d’analyse dont les valeurs sont liées à la température (conductivité notamment).En effet, elle joue un rôle très important dans la solubilité des sels et surtout des gaz, et la détermination du pH. Elle agit aussi comme un facteur physiologique agissant sur le métabolisme de croissance des micro-organismes vivant dans l’eau.
Elle est mesurée à l’aide d’un thermomètre tandis que son unité est exprimée en degré Celsius °C.

Analyse bactériologiques

L’eau est susceptible de transmettre des maladies il est donc primordiale de rendre cette eau conforme aux directives du code de l’eau afin de garantir aux consommateurs des produits sans risque pour leur santé, alors une analyse bactériologique est effectuée par jour sur les eaux traitées pour pouvoir l’évaluer, les paramètres à déterminer sont les germes indicateurs de contamination fécales.

Germes indicateur de contaminations fécales ou germes témoin

Les germes pathogènes ci-dessous sont normalement rejetés par l’homme et les animaux à sang chaud par voie intestinale. La mise en évidence d’une contamination fécaleconstitue donc un excellent signal d’alarme et permet d’évaluer les risques encourus par le consommateur éventuel.
Les bactéries coliformes:
Le coliforme est une entérobactérie bâtonnets, aérobies ou anaérobies facultatifs.
Ils sont en revanche sensibles aux conditions de culture, notamment de température et pH.
Les bactéries thermo-tolérant E-coli :
Ce sontdes bactéries d’origine fécale qu’on retrouve dans le tube digestifdes humains et des animaux
Les bactéries streptocoques ou entérocoques fécaux:
Les entérocoques ou streptocoques se présentent sous forme de coccie, sphériques formant des chaînettes, aérobie et anaérobie facultatifs, ils se développent aussi bien en absence d’oxygène qu’avec. Ce sont des bactéries à gram positif.

Les bactéries anaérobies sulfito-réductrices 

Ces bactéries se développent sans oxygène et elles ont la possibilité de se transformer sous une forme de spore résistante aux conditions défavorables. Ce sont des indicateurs de contamination de pénétration des eaux de ruissellements dans les ouvrages de captages.
L’OMS s’est accordé à retenir comme organismes témoins ces bactéries pour les raisons suivantes :
– Ils produisent des réactions caractéristiques permettant leur mise en évidence par des techniques simples à la portée de tous les laboratoires.
– Ils sont toujours présents dans les déjections en concentrationbeaucoup plus grande que les germes pathogènes.
– Ils ont une résistance aux agents antiseptiques, notamment au chlore et à ses dérivés, voisine de celle des bactéries pathogènes à l’encontre desquelles ces produits sont employés.

Méthode d’analyse

L’OMS recommande deux méthodes pour l’analyse de ces germes:
-Méthode par membrane filtrante :On utilise des membranes filtrantes de porosité 0,45 µm, diamètre 5 cm, livrées stériles pour filtrer le volume d’eau à analyser.
-Méthode en tube multiple :Ensemencements dans 4 tubes en séries.

Mode opératoire

Test de présence sur milieu sélectif pour les Coliformes totaux, Escherichia Coli et les Streptocoques fécaux : Afin de desceller la présence de ces germes on utilise des milieux de culturesSlanetz et Bartley pour les streptocoques fécaux tandis que c’est la géloselactosé pour les Escherichia Coli et les Coliformes totaux. Prélever 100mL d’échantillon pour chacune de ces bactéries puis disposerune membrane de porosité 45µm dans chacune des trois postes de la rampe et verser les échantillons. Après filtration tirer les membranes et mettre dans les boites de pétri contenant les milieux de culture spécifiques puisaprès mettre les boites de pétri dans des incubateurs à 37°C pour les coliformes totaux et Streptocoques fécaux44°C pour l’Escherichia Coli.
Enfin, on fait le dénombrement par identification de colonies sur la membrane après 24 à 48h pour les Streptocoques fécaux et 20 à 24h pour bactéries coliformes et les bactéries streptocoques ou entérocoques fécaux

Test de présence de Clostridium Sulfito-Réducteur ou ASR 

Préparer un tube contenant 5mL d’eau à analyser soumise à essai. Mettre dans un bain marie réglé à 80 à 100°C pendant 10mn pour détruire les formes végétatives attendre que la température baisse à 55°C ,en attendant faire fondre le milieu Géloseviande foiset verser 20mL dans un tube, mélanger avec l’eau à analyser puis Incuber à37°C pendant 24h puis 48h pour confirmation .la lecture sera possible après 48h en considérant comme résultat d’une spore de bactérie anaérobie sulfito-réductrice (ASR) les colonies noir entouré d’un halo noir. Pour le dénombrement sur milieu liquide la méthode recommandé par l’OMS c’est la méthode de NPP ou Nombre le Plus Probable.

Table des matières

REMERCIEMENTS
LISTE DES ACRONYMES ET ABREVIATIONS
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES PHOTOS ET FIGURES
INTRODUCTION
PARTIE I :PRESENTATION DE LA JIRAMA
I -1- Historique et activités
I- 2-Organigramme
I 3-1- DEXO
I 3-2-DTA/DPOA
PARTIE II :PROCESSUS DE PRODUCTION ET DE TRAITEMENT
I I – 1 – Généralités sur le traitement des eaux de surfaces
I I – 1 – 1 – Captage
I I – 1 – 2 – Prétraitement physique
I I – 1 – 2 – 1 – Dégrillage
I I – 1 – 2 – 2 – Dessablage
I I – 1 – 3 – Clarification
I I – 1 – 3 – 1 – Coagulation Floculation
I I – 1 – 3 – 2 – Décantation
I I – 1 – 3 – 3 -Filtration
I I – 1 – 4 – Désinfections
I I – 1 – 5 – Neutralisation
I-2-Caractérisation de la ressource en eau du lac Mandroseza
II- 3-Unité de traitement de Mandroseza
I I – 3 – 1 – Procédure de traitement à Mandroseza I
I I – 3 – 2 – Procédure de traitement à Mandroseza II
I I – 3 – 3 – Distribution
PARTIE III : LES ANALYSES ET CONTRÔLES
III-1-Analyse physico-chimiques
III-1-1-Contrôle des paramètres physico-chimiques
III-1-1-1-PH
III-1-1-2- Conductivités
III-1-1-3- Turbidités et couleur
III-1-1-4-Le goût et l’odeur
III-1-1-5-température
III-1-2-Analyse volumétrique
III-1-2-1-Dureté
III-1-2-2-Chlorure
III-1-2-3-Détermination des titres alcalimétriques TA TAC
III-1-2-4-Oxydabilité au permanganate de potassium MO
III-1-3-Analyse colorimétriques et photométrique
III-1-3-1-détermination du fer
III-1-3-2-Dosage des nitrates
III-1-3-4-Dosage des nitrites
III-1-3-5-Dosage des ions ammoniums
III-1-3-6-Dosage des sulfates
III-1-3-7- Dosage des Fluorures
III-1-3-8- Dosage des phosphates
III-2-Analyse bactériologiques
III-2-1- Germes indicateur de contaminations fécale ougermes témoin
III-2-2-Méthode d’analyse
III-2-3-Matériels utilisés
III-2-4- Mode de prélèvement
III-2-5- Mode opératoire
III-2-6-Nettoyage de la verrerie et stérilisations
III-3- Essaye de traitement et autres analyses
III-3-1-Jar test
III-3-2-Demande en chlore
III-3-3- détermination de l’agressivité de l’eau
III-3-4-détermination MeS
III-3-5-détermination du DCO et DBO5
CONCLUSION
ANNEXES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
RESUME