CONTRIBUTION A L’ETUDE COMPARATIVE DE -...

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

……………………

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

D’ANTANANARIVO

……………………

SCIENCE DE L’INGENIEUR

MENTION GENIE DES PROCEDES

CHIMIQUES ET INDUSTRIELS

Mémoire de fin d’études en vue d’obtention du diplôme Master, titre

ingénieur en Génie des Procédés Chimiques et Industriels.

Présenté par : RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina

Date de soutenance : 02 décembre 2016

Promotion 2015

CONTRIBUTION A L’ETUDE COMPARATIVE DE

PERFORMANCE DE QUELQUES FLOCULANTS EN VUE DE

PRODUCTION D’EAU POTABLE

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

……………………

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

D’ANTANANARIVO

……………………

SCIENCE DE L’INGENIEUR

MENTION GENIE DES PROCEDES

CHIMIQUES ET INDUSTRIELS

Mémoire de fin d’étude en vue d’obtention du diplôme Master, titre ingénieur

en Génie des Procédés Chimiques et Industriels.

Présenté par : RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina

President du jury : Professeur RANDRIANA Nambinina Richard Fortuné

Rapporteur : Maitre de conférences RAKOTOARIVONIZAKA Ignace

Examinateurs : Maitre de conférences RAJOELINIRINA Vezula

Docteur RAKOTOMAMONJY Pierre

Maitre de conférences RATSIMBA Marie Hanitriniaina

Date de soutenance : 02 décembre 2016

CONTRIBUTION A L’ETUDE COMPARATIVE DE

PERFORMANCE DE QUELQUES FLOCULANTS EN VUE DE

PRODUCTION D’EAU POTABLE

RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina Page i

SOMMAIRE

PARTIE I : GENERALITE SUR LES FLOCULANTS DANS LA PRODUCTION D’EAU

POTABLE

CHAP I : RAPPEL SUR LA PLACE ET LE ROLE DE FLOCULATION DANS LE

TRAITEMENT DES EAUX POTABLES

CHAP II : SUBSTANCES NATURELLES ET ARTIFICIELS RECONNUS COMME

AGENTS FLOCULANTS DES EAUX

CHAP III : COLLECTE ET INVENTAIRE DES DONNEES BIBLIOGRAPHIQUES

SUR LES METHODES DE FLOCULATION

CHAP IV : RAPPEL SUR LA METHODE D’EVALUATION COMPARATIVE DE LA

PERFORMANCE DES METHODES D’UN MEME TYPE DE TRAITEMENT

PARTIE I : ETUDE EXPERIMENTALE EFFECTUEE SUR LA FLOCULATION DES

EAUX

CHAP V : METHODOLOGIE ET OBJECTIF DE L’ETUDE

CHAP VI : METHODE DE PREPARATION DES AGENTS FLOCULANTS

CHAP VII : LE JAR TEST ET RESULTATS DES ESSAIS EXPERIMENTAUX

PARTIE I : ANALYSE ET DISCUTION DE LA PERFORMANCE DES FLOCULANTS

TESTES

CHAP VIII : CHOIX DE CRITERES D’EVALUATION DE LA PERFORMANCE DES

LOCULANTS TESTES

CHAP IX : TRAITEMENT DES RESULTATS

CHAP X : PERSPECTIVES ET DISCUSSION

RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina Page ii

REMERCIEMENT

Je remercie le seigneur tout puissant qui m’a tant aimé et m’a tout donné selon sa

grâce et son aide inestimable, et pour qui je dédie le fruit de mon travail.

Au terme de ce mémoire, je tiens à exprimer mes vifs remerciements à tous ceux qui

ont contribué directement ou indirectement à l’élaboration du pressent ouvrage, plus

particulièrement :

Au Professeur ANDRIANAHARISON Yvon, directeur de l’école Supérieur

Polytechnique d’Antananarivo, pour avoir bien voulu me faire l’honneur de

présider le jury de cette soutenance

Au monsieur RAKOTOARIVONIZAKA Ignace, Maitre de conférences, mon

rapporteur pédagogique, pour tous ces conseils judicieux et les soutiens

ineffables qui m’as prodigués pour mener à terme ce travail malgré ses

multiples occupations.

J’exprime également ma profonde gratitude aux :

Au professeur RANDRIANA Nambinina Richard Fortuné, chef de département

du Génie des Procédés Chimiques et Industriels pour avoir bien voulu me

faire l’honneur de présider le jury de cette soutenance.

Docteur RAKOTOMAMONJY Pierre, à l’Ecole Supérieure Polytechnique

d’Antananarivo.

Monsieur RAJOELINIRINA Vezulah, Maitre de conférences à l’Ecole

Supérieure Polytechnique d’Antananarivo.

Madame RATSIMBA Marie Hanitriniaina, Maitre de conférences à l’Ecole

Supérieure Polytechnique d’Antananarivo.

Qui ont bien voulu accepter de faire partie des membres du jury en tant

qu’examinateurs malgré leurs nombreuses responsabilités et leurs lourdes

taches.

RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina Page iii

J’adresse particulièrement aussi mes vifs remerciements :

Tous les enseignants du département du Génie des Procédés Chimiques et

Industriels qui m’ont fait bénéficier de leurs connaissances et expériences

durant mes études.

A monsieur RAKOTOARIVELONANAHARY Bruno, chef de service analyse

physico chimique du DQO et à tous les personnels du laboratoire du

département DQO, qui m’ont encadré durant mon séjour au sein de son

laboratoire.

J’adresse toute ma reconnaissance affectueuse à ma mère, mon père, ma sœur et à

toute ma famille, pour le soutien moral et financier pendant la réalisation de ce

mémoire.

Enfin, mes remerciements vont également à tous ceux qui, de près ou de loin, ont

contribué à l’élaboration de ce mémoire.

Que le Seigneur soit avec vous, encore une fois merci!

RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina Page iv

GLOSSAIRE

Colloïdes : système dans lequel des particules très petites sont en suspension dans

un fluide

Colloïdales : chimie composé de particule à l’état solide, dispersées dans un liquide

Floculation : agglutination de particules très petites en particule de masse très

importantes ayant la forme de flocons.

La salinité : conventionnellement c’est le poids en gramme des composés solides

séchés à poids constant à 480°C, obtenue à partir de 1 kg d’eau de mer.

pH : potentiel hydrogène, mesure d’acidité d’un liquide

Alcalinité : mesure de la capacité d’une eau à neutraliser les acides

Décortiquer : débarrasser de son écorce, de son enveloppe, de sa coquille.

Limpide : clair et transparent

Potable : qui peut être bu sans danger

Paramètres : élément importants à prendre en compte pour évaluer une situation

RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina Page v

LISTE DES SYMBOLES

% : pourcent

°C : degré Celsius

cm : centimètre

g : gramme

h : heure

l : litre

kg : kilogramme

mg : milligramme

ml : millilitre

pH : potentiel hydrogène

t : tonne

v : volume

RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina Page vi

LISTE DES ABREVIATIONS

JIRAMA : jiro sy rano Malagasy

DQO : direction équipement eau

MM : matière minérale

MO : matières organiques

TA : titre alcalimétrique

TAC : titre alcalimétrique complet

SA : sulfate d’alumine

SF : sulfate ferrique

CH : chaux

Hyp : hypochlorite

ESPA : Ecole Supérieur Polytechnique d’Antananarivo

GPCI : Génie des Procédés Chimiques et Industriels

RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina Page vii

LISTE DES TABLEAUX

TABLEAU 1 ORDRE DE GRANDEUR SUR LA TAILLES DES PARTICULES

COLLOÏDALES………………………………………………………………………………………………………..4

TABLEAU 2 LES TEMPS NECESSAIRES MIS PAR CES PARTICULES POUR CHUTER

NATURELLEMENT D’UN METRE DANS L’EAU…………………………………………………………5

TABLEAU 3 INTERPRETATION DE LA COURBE DE POTENTIEL…………………………….10

TABLEAU 5 TABLEAU A COMPLETER LORS D'UN JAR TEST ………………………………...36

TABLEAU 6 PARAMETRE LE L'EAU BRUTE A TRAITER (08-02-16)………………………41

TABLEAU 7RESULTATS OBTENUS AVEC LE SULFATE D’ALUMINE SEULE……………..42

TABLEAU 8 RESULTAT OBTENUS AVEC LE SULFATE D’ALUMINE PLUS CHAUX……44

ABLEAU 9 CARACTERISTIQUES DE L'EAU BRUTE (10-02-2016)…………………………..45

TABLEAU 10 RESULTAT DU JAR TEST OBTENUE AVEC LE MORINGA OLEIFERA…..45

TABLEAU 11 RESULTAT DU JAR TEST AVEC LE MORINGA DROUHARDII…………..…47

TABLEAU 12 RESULTATS OBTENUS AVEC LE SULFATE FERRIQUE………………………49

TABLEAU 13 EXTRAIT DE LA NORME DE POTABILITE DE L'EAU A MADAGASCAR.53

TABLEAU 14 RESUME DES COMPARAISONS ENTRE LES FLOCULATEURS SUR LE

TRAITEMENT DE L’EAU……………………………………………………………………………………….62

TABLEAU 15 RESUME DES COMPARAISONS ENTRE LES FLOCULATEURS SUR LE

PLAN ECONOMIQUE……………………………………………………………………………………………..64

TABLEAU 16 RESULTATS DE JAR TEST OBTENUS PAR LE JIRAMA AU COURS DE

L'ANNEE 2014……………………………………………………………………………………………………...65

TABLEAU 17RESULTATS DE JAR TEST OBTENUS PAR LE JIRAMA AU COURS DE

L'ANNEE 2015……………………………………………………………………………………………………...65

RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina Page viii

LISTE DES FIGURES

FIGURE 1 LES DIFFERENTES ETAPES DANS LE PROCESSUS DE TRAITEMENT D'EAU

POTABLE……………………………………………………………………………………………………………….3

FIGURE 2 ATTRACTION ET REPULSION ENTRE DEUX PARTICULES : THEORIE DLV.6

FIGURE 3 POTENTIEL ELECTRIQUE DE PARTICULES COLLOÏDALES………………………7

FIGURE 4 REPRESENTATION DE LA POTENTIEL DE NERNST ET LA POTENTIEL

ZETA………………………………………………………………………………………………………………………8

FIGURE 5 COAGULATION FLOCULATION………………………………………………………............9

FIGURE 6 COURBE DE POTENTIELLE EN FONCTION DE LA DISTANCE ENTRE LES

DEUX PARTICULES………………………………………………………………………………………………10

FIGURE 7 ETAPES DE LA FLOCULATION……………………………………………………………….11

FIGURE 8 VARIATION DE LA TURBIDITE DE L'EAU DECANTEE EN FONCTION DU

TAUX DE PRODUIT………………………………………………………………………………………………43

FIGURE 9 TURBIDITE EN FONCTION DE LA DOSE DE LA POUDRE DE GRAINE DE

MORINGA…………………………………………………………………………………………………………….46

FIGURE 11 VARIATION DE LA TURBIDITE EN FONCTION DE LA MASSE LA POUDRE

DE MORINGA DROU……………………………………………………………………………………………..48

FIGURE 12 VARIATION DE LA TURBIDITE EN FONCTION DU TAUX DU SULFATE

FERRIQUE……………………………………………………………………………………………………………50

RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina Page ix

LISTE DES PHOTOS

PHOTO 1 SACS DE SULFATE D'ALUMINIUM ............................................................................... 16

PHOTO 2 GRAINE DE MORINGA .................................................................................................... 20

PHOTO 3 GRAINE DE MORINGA DECORTIQUE ........................................................................ 20

PHOTO 4 SULFATE D'ALUMINE ..................................................................................................... 30

PHOTO 5 FIOLE CONTENANT DE LA SOLUTION AQUEUSE DE SULFATE D'ALUMINE . 31

PHOTO 6 BAC DE PRODUIT ............................................................................................................ 31

PHOTO 7 PLANTE DE MORINGA ………………………………………………………………………….32

PHOTO 8 TURBIDIMETRE ............................................................................................................... 38

PHOTO 9 PRODUITS UTILES POUR LE DOSAGE DE FER TOTAL......................................... 39

PHOTO 10 PLAQUETTE ETALON POUR LE DOSAGE DE FER TOTAL ................................ 39

PHOTO 11 PRODUITS UTILES POUR LE DOSAGE DES MATIERES ORGANIQUES .......... 40

PHOTO 12 JAR TEST AVEC LE SULFATE D'ALUMINE ............................................................. 43

PHOTO 13 JAR TEST AVEC LE MORINGA OLEIFERA ............................................................... 46

RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina Page 1

INTRODUCTION

L’eau est la source de la vie. Presque toute être vivants, animal ou végétal, a

besoin de lui pour survivre. L’eau recouvre les deux tiers de la surface de la Terre.

Madagascar est un des pays riches en eaux. C ‘est une grande Ile entouré à l’est par le

canal de Mozambique et à l’ouest par l’océan Indien. Ce pays compte une centaine de

grands fleuves, sans compter les lacs et d’autres sortes d’eau de surface.

Selon l’Organisation Mondiale de la Santé, 2,6 milliards de gens n’ont pas accès

à un système sanitaire de base. En conséquence, chaque année, environs 3,1 millions

d’enfants et d’adultes dans le monde meurent de la diarrhée et de la malaria. Le

manque d’eau propre est un des plus grands obstacles du progrès et du

développement dans le monde.

A l’échelle mondiale, près de1.2 milliards de gens n’ont pas accès à l’eau

potable. A Madagascar, malgré sa richesse en eau, une grande portion de la population

n’y a pas accès. Surtout aux milieux ruraux, seulement 14% de la population y ont

accès.

Les maladies diarrhéiques sont des principales causes de décès des enfants de

moins de 5 ans à Madagascar. Une étude au sein du ministère de la santé a révélé que

25% des enfants emmenés à l’hôpital de district ont pour cause diarrhéique. 24% des

enfants en meurent. A Madagascar même dans quelques régions urbaines, l’accès à

l’eau potable est assez difficile, voir presque impossibles pour certains cas. Les risques

de maladie diarrhéique sont considérables.

Actuellement dans ce pays, il n’y qu’une seule société qui produit de l’eau

potable. Le JIRAMA, société d’Etat, productrice d’eau et d’électricité dans le pays. Il

n’arrive pas à satisfaire le besoin en eau potable des peuples Malagasy. En plus il

emploie qu’une seule méthode et un seul type de produit. Ce mémoire intitulé

« contribution à l’étude comparative de performance de quelques floculants en vue

d’obtention d’eau potable » va apporter des alternatives de méthode de production. Et

ceci en tenant compte des avantages sur le coût de production, la quantité nécessaire

ainsi que la qualité du produit.

Le travail de divise en trois parties :

La première, relative à l’étude bibliographique traite d’abord, les généralités sur les

floculants dans la production d'eau potable. Dans cette partie il y aura rappel sur la


place et le rôle de floculation dans le traitement des eaux potables. Ensuite nous allons

présenter les recherches des substances naturelles et artificielles reconnus comme

agents floculant des eaux. Puis il y aura aussi des collectes et inventaires des données

bibliographiques sur les méthodes de floculation utilisées et nouvellement

expérimentées et rappel sur la méthode d’évaluation comparative de la performance

des méthodes d’un même type de traitement.

La deuxième se rapporte à l’étude expérimentale concerne l’expérimentation

proprement dite des essais de chaque floculant. L’explication des méthodologies et

objectif de l’étude seront dans cette partie. Ensuite les méthodes de préparation des

agents floculants seront présentées dans cette partie avec les revues des résultats des

essais expérimentaux.

La troisième partie sera pour les discussions sur les résultats obtenus et les revues des

résultats des essais expérimentaux déjà effectué, choix de critères d’évaluation de la

performance des floculants testés. Puis il y aura traitement des résultats,

recommandations et suggestions.

PARTIE 1

GENERALITES SUR LES

FLOCULANTS DANS LA

PRODUCTION D'EAU POTABLE


PARTIE I : GENERALITES SUR LES FLOCULANTS DANS LA PRODUCTION D’EAU POTABLE

CHAP I : RAPPEL SUR LE ROLE ET LA PLACE DE FLOCULATION DANS LE

TRAITEMENT DE L’EAU POTABLE.

1.1. PLACE DE LA FLOCULATION DANS LE TRAITEMENT DES EAUX

1.1.1. Représentation de la place de la floculation [2]

Le traitement des eaux en particulier la production d’eau potable, se résume par des

traitements physico-chimiques, biologiques et des opérations d’ajustement

(potabilisation) pour obtenir essentiellement l’élimination deSolides en suspension

-Totalité des solides dissous

-DBO & DCO

-Nitrogène & Phosphore

-Métaux lourds

La floculation occupe principalement la première étape dans le processus du

traitement des eaux :

Figure 1 les différentes étapes dans le processus de traitement d'eau potable

1.2. STRUCTURE DES COLLOÏDES

1.2.1. Colloïdes dans l’eau brute [7]

La turbidité et la couleur d'une eau sont principalement causées par des particules très

petites, dites particules colloïdales. Ces particules, qui peuvent rester en suspension

dans l’eau durant de très longue période, peuvent même traverser un filtre très fin.



Par ailleurs, du fait de leur grande stabilité, elles n'ont pas tendance à s'accrocher les

unes aux autres.

Pour éliminer ces particules, on a recours aux procédés de coagulation et de

floculation. La coagulation a pour but principal de déstabiliser les particules en

suspension, c'est-à-dire de faciliter leur agglomération. En pratique, ce procédé est

caractérisé par l'injection et la dispersion de produits chimiques. La floculation a pour

but de favoriser, à l'aide d'un mélange lent, les contacts entre les particules

déstabilisées. Ces particules s'agglutinent pour former un floc qu'on pourra facilement

éliminer par décantation.

1.2.2. Quelques ordres de grandeurs

La taille de ces petites particules colloïdales

Tableau 1 ordre de grandeur sur la tailles des particules colloïdales

Diamètre des particules

(micromètre)

Etat Exemple

< 0,001 Etat dissout

0,001 à 1 Etat colloïdal Oxydes et hydroxydes

Argile

Huiles et graisse

Bactéries

> 1 Solides decantables Limons

Sables

Pollen

Source [17]



Les temps nécessaires mis par ces particules pour chuter naturellement d’un

mètre dans l’eau.

Tableau 2 Les temps nécessaires mis par ces particules pour chuter naturellement d’un mètre dans l’eau.

Type Diametre des

particules

(micrometre)

Temps de

decantation

Vitese de

decantation (m/s)

Gravier

Sable grossier

Sable fins

Argile

Bacteries

Colloides

10000

1000

100

10

1

0,1 à 0,001

1 s

10 s

2 mn

2 h

8 j

2 à 200 ans

1

0,1

0,008

1,4.10-4

1,65.10-6

1,58.10-8 à 1,58.10-

10

Source [17]

1.2.3. Stabilité des suspensions colloïdales[7]

Les particules en suspension dans l'eau sont soumises à des forces opposées qui

varient avec la distance entre ces particules. L'énergie potentielle d'interaction entre

deux particules est la somme de l'énergie d'attraction de van der Waals et de l'énergie

de répulsion électrostatique liée aux charges de surface des colloïdes. Aux valeurs de

pH habituelles d'une eau de surface (pH compris entre 5 et 8), la surface des colloïdes

est en effet généralement chargée négativement.



Figure 2 Attraction et répulsion entre deux particules : théorie DLVO

Lorsque les particules se rapprochent sous l'effet du mouvement brownien ou de

l'agitation de la solution, l'énergie d'interaction quasi nulle à grande distance devient

négative : les molécules s'attirent. Puis les forces électrostatiques deviennent

prépondérantes. Les particules se repoussent. Cette énergie de répulsion est maximale

à un niveau correspondant à l'énergie d'activation ou « barrière d'énergie » Emax. Le

système est d'autant plus stable que Emax est élevée. Si l'on arrive à surmonter cette

barrière énergétique, les forces attractives deviennent à nouveau prépondérantes et il y

a coagulation. Pour cela, il faudrait agiter ou chauffer l'eau pour que l'énergie cinétique

des particules soit supérieure à Emax, ou bien il faut réussir à abaisser la valeur de la

barrière d'énergie.

L'apport énergétique nécessaire étant considérable compte tenu des volumes mis en

jeu, il est bien préférable de chercher à diminuer Emax par un ajout de cations

susceptibles de neutraliser la charge de surface en s'adsorbant sur la surface des

particules.

Il est possible de mesurer la différence de potentiel qui existe entre le voisinage d'une

particule et le sein du liquide à l'aide d'un appareil appelé zêtamètre qui la détermine

par observation de la migration des particules sous l'action d'un champ électrique. Sous

l'influence du champ électrique, les particules se déplacent jusqu'à atteindre une vitesse

limite correspondant à l'équilibre entre la force électrique d'attraction et la force de

friction due à la viscosité du milieu. La valeur du potentiel correspondant, appelée

potentiel zêta ou potentiel électrocinétique, est indépendante du diamètre de la



particule. Le potentiel zêta5 caractérise la stabilité d'une suspension de colloïdes : plus

sa valeur absolue est élevée et plus le système est stable.

1.2.4. Théorie de la double couche[2], [7]

Les colloïdes sont généralement chargés négativement. Afin de neutraliser cette charge

négative de surface, des ions positifs présents dans l’eau brute ou ajoutés sont attirés

et forment une couche autour du colloïde. Diverses théories expliquent les phénomènes

(Bensadok 2007).

Helmholtz : selon cette théorie, la totalité de la surface du colloïde est

recouvert par des ions positifs assurant ainsi une électroneutralité

Gouy-Chapman : la couche d’ions positifs est inégalement répartie

autour des colloïdes, la neutralité s’obtient à plus grande distance.

Stern combine les 2 et arrive à la neutralisation des colloïdes par une

double couche.*

Figure 3 potentiel électrique de particules colloïdales

Dans une eau de surface, les colloïdes portent des charges négatives situées à leur

surface. Ces charges négatives attirent les ions positifs en solution dans l'eau. Ceux-ci

sont étroitement collés au colloïde et forment la couche liée ou de STERN, qui attire à

son tour des anions accompagnés d'une faible quantité des cations : c'est la couche

diffuse ou de GOUY. Il y a donc formation d'une double couche ionique.



Figure 4 représentation de la potentiel de Nernst et la potentiel zêta

Il existe entre ces deux couches un potentiel électrostatique ou de NERNST, qui varie

en fonction de la distance par rapport à la surface du colloïde.

Dans la couche liée, le potentiel de NERNST décroît linéairement car les cations

constitutifs sont empilés uniformément. En revanche, dans la couche de GOUY, le

potentiel électrostatique varie de manière non linéaire, étant donné que la répartition

ionique résulte d'un mélange aléatoire de cations et d'anions

La valeur du potentiel à la surface de couche de NERST est appelé le potentiel ZETA.

Les colloïdes étant chargés négativement, ce potentiel est négatif. Dans les eaux

naturelles, sa valeur varie de -30 à -35 mV. Les particules de potentiel zêta négatif se

repoussent très fortement. C'est pourquoi, les colloïdes sont très stables et inhibent

toute agglomération.



1.3. ACTION DES AGENTS COAGULANTS ET FLOCULANTS

1.3.1. Définitions [2]

La coagulation est l’ensemble des phénomènes physico-chimiques amenant une

suspension stable ou « sol » de particules de très petite taille en solution - les colloïdes

- à se séparer en deux phases distinctes. Par exemple, le lait est une émulsion stable

constituée de globules de matières grasses en suspension dans une solution aqueuse.

L'ajout d'un acide ou d'une enzyme, la présure, va se traduire par la séparation du lait

en deux phases : un gel de caséine, le « caillé » et un liquide surnageant, le « petit lait

». Le lait a coagulé.

La floculation est l'ensemble des phénomènes physico-chimiques menant à l'agrégation

de particules stabilisées pour former des flocons ou « flocs ». Ce phénomène est

réversible, c'est à dire que l'on peut casser ces agrégats, par exemple en agitant

fortement le liquide, pour retrouver la solution de colloïdes initiale.

Coagulation et floculation sont des processus souvent indissociables. En effet, la

coagulation, en diminuant les forces de répulsion entre les particules, favorise les

collisions et la formation d'agrégats ; et la floculation, en permettant la croissance des

agrégats accélère la séparation des phases.

Figure 5 coagulation floculation



1.3.2. Phénomène de coagulation[2], [6], [9]

On en déduit donc que l'élimination des colloïdes passe par l'annulation du potentiel

zêta afin d'annuler les forces de répulsion.

Considérons deux particules colloïdales A et Bi où [ i=1 à 4]. Entre ces deux particules,

il existe des forces de répulsion électrostatiques, dues à la charge de surface, et des

forces d'attraction intermoléculaires, dues aux interactions de Van der Walls. L'énergie

potentielle de A et Bi varie donc en fonction de la distance les séparant.

Figure 6 courbe de potentielle en fonction de la distance entre les deux particules

Tableau 3 interprétation de la courbe de potentiel

Distance inter-particulaire Particules Interprétation

d>d3

d3<d<d2

d2<d<d1

d<d1

A et B1

A et B2

A et B3

A et B4

aucune interaction

attraction faible

répulsion

attraction forte, adhésion



Pour permettre l'adhésion des particules, il faut donc vaincre la barrière énergétique de

répulsion :

soit en augmentant l'énergie cinétique des particules

soit en abaissant la barrière de répulsion.

Dans le premier cas, il faudrait augmenter l'agitation des particules par élévation de

température, ce qui est impossible pour les volumes d'eau à traiter. Dans le second

cas, il faut annuler les forces de répulsion électrostatique, donc le potentiel zêta. Si le

potentiel Zeta est rendu nul, on a schématiquement le processus de formation des

flocs

Figure 7 étapes de la floculation

1.3.3. Stratégies théoriquement possibles [6]

Pour annuler le potentiel zêta, on peut :

augmenter la salinité pour comprimer la couche diffuse

neutraliser la charge de surface par des cations polyvalents

piéger les colloïdes dans des précipités

adsorber les colloïdes sur des polymères chargés à longue chaîne.



Vues les quantités d’eaux à traiter, les deux premières possibilités ne sont pas

applicables au niveau industriel. La coagulation chimique, par apport de cations

trivalents, est donc la meilleure solution.

Réactifs utilisés

Les principaux coagulants utilisés pour déstabiliser les particules et produire des flocs

sont :

le sulfate d'aluminium Al2(SO4)3, 18 H2O

l'aluminate de sodium NaAlO2

le chlorure ferrique FeCl3, 6 H2O

le sulfate ferrique Fe2(SO4)3, 9 H2O

le sulfate ferreux FeSO4, 7 H2O.

L'efficacité de ces coagulants est directement liée à la valence des cations utilisés.

Ainsi un ion divalent est-il jusqu'à 200 fois plus efficace et une trivalente jusqu'à 10000

fois plus efficace qu'un monovalent. Les doses de coagulant à mettre en œuvre

peuvent donc varier d'un facteur 100 !

On a longtemps pensé que les sels libéraient des ions Al3+ et Fe3+ qui neutralisaient la

force de répulsion entre les particules colloïdales et favorisaient ainsi la coagulation. On

sait maintenant que les mécanismes qui entrent en jeu sont plus complexes et que les

produits d'hydrolyse des sels d'aluminium et de fer sont des coagulants plus efficaces

que les ions eux-mêmes.

La mise en solution d'un coagulant se déroule en deux étapes. Prenons l'exemple du

sulfate d'aluminium :



L'étape 1 est une phase d'hydrolyse. Des intermédiaires polychargés positifs se

forment. Ils sont très efficaces pour neutraliser la charge des colloïdes.

Il s'agit de la véritable forme coagulante qui déstabilise les particules chargées

négativement.

L'étape 2 permet la formation du précipité d'Al(OH)3. Cette réaction dépend de

l'agitation du milieu. Ce précipité est l'élément qui assure la coalescence des colloïdes

déstabilisés : c'est la forme floculante.

1.3.4. Principe de la floculation[9], [10]

Après avoir été déstabilisées, les particules colloïdales ont tendance à s'agglomérer

lorsqu'elles entrent en contact les unes avec les autres. Le taux d'agglomération des

particules dépend de la probabilité des contacts et de l'efficacité de ces derniers. La

floculation a justement pour but d'augmenter la probabilité de rencontre entre les

particules grâce à l'agitation du fluide.

Rôle du pH

Les flocs sont des précipités d'hydroxydes de métaux. Leur formation et leur stabilité

dépendent donc du pH. Les zones de prédominance des hydroxydes de fer et

d'aluminium sont présentées dans le tableau suivant.

Forme

prédominante pH

Al(OH)3

Fe(OH)3

5,8 à

7,2

5,5 à

8,3

De plus, dans ces gammes de pH, les formes dissoutes Fe3+ et Al3+ sont quasi-

inexistantes. On minimise donc :



les risques sanitaires par contamination de l'eau (Al3+)

la pollution colorée (Fe3+)

la corrosion du réseau du fait de l'existence de ferrobactéries et de phénomènes

d'oxydoréduction.

Rôle du TITRE ALCALIMETRIQUE COMPLET ou TAC

Une autre particularité de l'addition de coagulant dans l'eau est la consommation

d'alcalinité. Cette perte de TAC est fonction de la nature et de la concentration du

composé mis en jeu. Par exemple, pour le sulfate d'aluminium, on a :

Al2(SO4)3,18H2O + 3Ca(HCO3)2 18H2O + 3CaSO4 + 2Al(OH)3 + 6CO2

La perte d'alcalinité (consommation de HCO3-) se traduit par une chute de pH. Cette

acidification peut donc perturber la formation du précipité d'hydroxyde et il est parfois

nécessaire d'ajouter de la soude, de la chaux ou du calcaire pour rester dans la zone

de pH optimal.

Pour 100g de Perte d'alcalinité en

g de Ca0

Perte de

TAC en °F

Production de

CO2 en g

Al2(SO4)3, 18

H2O

FeCl3

25

21,1

4,5

3,8

40

33,3



Chap II : SUBSTANCES NATURELS ET ARTIFICIELS RECONNUES COMME

AGENTS FLOCULANTS DES EAUX

2.1. LES SELS METALLIQUES

Plusieurs agents chimiques peuvent être employés dans le procédé de coagulation-

floculation. Les sels métalliques sont indéniablement les coagulants les plus utilisés

dans le monde actuellement.

2.1.1. Les sels d’aluminium[6], [9], [10], [22]

Les sels d'aluminium commerciaux sont généralement caractérisés par leur teneur en

aluminium,

exprimée en % Al2O3 (représentative de la « matière » active contenue) et par la

« basicité » du produit,

exprimée par le rapport molaire (OH-) / 3 (Al3+) (représentative du degré de

polymérisation des ions aluminium).

La réaction de base, lors de l'ajout d'un sel d'aluminium dans une eau, est la

précipitation de l'hydroxyde d'aluminium et la libération d'acide.

Al3+ + 3 H2O = Al(OH)3 + 3 H+

Les principaux produits commercialisés sont le sulfate d'aluminium, le chlorure

d'aluminium, l'aluminate de sodium.

Le sulfate d'aluminium reste le produit le plus utilisé, mais il est peu à peu déplacé par

des polymères minéraux plus performants. Les polymères d'aluminium agissent à la

fois par décharge électrostatique et par pontage des colloïdes.

Certains produits ne contiennent pas de sulfates : ce sont les polychlorures basiques

d'aluminium (PAC).

Plus cher que les sels non polymérisés, leur utilisation conduit à une dose de traitement

inférieure et surtout à une excellente qualité de l'eau traitée, une meilleure cohésion des

boues, une faible teneur en aluminium résiduel... Ces produits sont particulièrement

recommandés pour le traitement des eaux de surface.



le sulfate d'aluminium Al2(SO4)3, 18 H2O

Le sulfate d'aluminium reste le produit le plus utilisé. Dans le monde des coagulants et

floculants, il est représentatif du produit de commodité, peu onéreux, mais sans valeur

ajoutée particulière. Le seul critère différenciant les produits du marché est la pureté du

produit. En effet, il est possible de trouver des produits recyclés contenant de

nombreuses impuretés, mais les principaux producteurs proposent des produits de très

bonne qualité, répondant aux critères d'acceptation pour le traitement des eaux

potables.

Photo 1 sacs de sulfate d'aluminium

l'aluminate de sodium NaAlO2

L'aluminate de sodium est un produit chimique inorganique de grande importance

industrielle. Il constitue une source d'hydroxyde d'aluminium utilisée dans un grand

nombre d'applications techniques. Sous forme anhydre, il s'agit d'un solide cristallin

blanc, oxyde mixte de sodium et d'aluminium, de formule chimique NaAlO2, Na2O ·

Al2O3, ou Na2Al2O4.

Dans les applications de traitement des eaux, l'aluminate de sodium est utilisé comme

additif pour les adoucisseurs d'eau, comme agent coagulant pour faciliter la floculation,

et pour éliminer la silice dissoute. Dans le secteur de la construction, il est employé

pour accélérer la solidification du béton, principalement en cas de gel. Il est également

https://fr.wikipedia.org/wiki/Compos%C3%A9_chimique

https://fr.wikipedia.org/wiki/Chimie_inorganique

https://fr.wikipedia.org/wiki/Hydroxyde_d%27aluminium

https://fr.wikipedia.org/wiki/Anhydre

https://fr.wikipedia.org/wiki/Cristal

https://fr.wikipedia.org/wiki/Oxyde

https://fr.wikipedia.org/wiki/Sodium

https://fr.wikipedia.org/wiki/Aluminium

https://fr.wikipedia.org/wiki/Formule_chimique

https://fr.wikipedia.org/wiki/Floculation

https://fr.wikipedia.org/wiki/Silice

https://fr.wikipedia.org/wiki/B%C3%A9ton



utilisé dans l'industrie papetière, pour la fabrication de briques réfractaires, la production

d'alumine.

2.1.2. Les sels de fer[4], [13], [15], [23]

Les sels de fer commercialisés en traitement des eaux sont principalement le chlorure

ferrique, le chlorosulafte ferrique et le sulfate ferrique. Ce sont des produits de

commodité et contrairement aux sels d'aluminium, il n'existe pas de sels polymérisés à

haut degré de basicité

Les sels ferriques, plus chargés, ont un meilleur pouvoir coagulant que les sels ferreux.

Comme pour les sels d'aluminium, des espèces polycondensées apparaissent au cours

du traitement, et sont fortement dépendantes du pH. L'utilisation d'un sel ferrique à

dose élevée induit souvent une coloration rouille de l'eau traitée : c'est le principal

inconvénient de ces produits.

Le sulfate ferreux Fe(SO4)

Le sulfate de fer(II) ou sulfate ferreux est un sel de fer(II), soit un solide cristallin

anhydre à température et pression ambiante, composé des anionssulfate et des cations

ferreux. Il se présente sous la forme pure de cristaux blancs orthorhombiques. Exposé

à l'air, il se couvre d'oxyde de fer orangé. Ce corps chimique, facilement soluble dans

l'eau froide, est facilement hydratable.

Il existe des minéraux naturels de la famille du sulfate ferreux. Le monohydrate du

sulfate ferreux FeSO4· H2O, connu sous le nom minéralogique de szomolnokite, dévoile

des cristaux blanc-jaune monocliniques, l'heptahydrate FeSO4· 7 H2O, connu sous le

nom minéralogique de mélantérite si la maille cristalline est monoclinique, possède le

plus souvent des cristaux bleu-vert monocliniques. Notez que l'heptahydrate FeSO4· 7

H2O de structure orthorhombique se nomme la tauriscite.

Il est généralement utilisé avec le CaO pour réduire la dureté de l’eau. La combinaison

des deux coagulants génère du sulfate de calcium et de l’hydroxyde ferrique. L’eau

usée doit cependant contenir de l’oxygène dissout afin que la réaction puisse prendre

place.

La littérature indique que le sulfate ferrique n’est commerçable ou utilisable qu’à dose

inferieure à 50 ou 60% de concentration.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Industrie_papeti%C3%A8re

https://fr.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9riau_r%C3%A9fractaire

https://fr.wikipedia.org/wiki/Alumine

https://fr.wikipedia.org/wiki/Sel_%28chimie%29

https://fr.wikipedia.org/wiki/Fer

https://fr.wikipedia.org/wiki/Anion

https://fr.wikipedia.org/wiki/Anion

https://fr.wikipedia.org/wiki/Oxyde_de_fer

https://fr.wikipedia.org/wiki/Min%C3%A9ral

https://fr.wikipedia.org/wiki/Hydrate

https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Szomolnokite&action=edit&redlink=1

https://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9lant%C3%A9rite

https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Tauriscite&action=edit&redlink=1



Ferrate de potassium

Le ferrate est utilisé sans accompagnement d’autre produit. La littérature mentionne

qu’il peut être utilisé comme agent floculant, mais en même temps, il joue aussi le rôle

de désinfectant.

Le ferrate IV ou V : grain de couleur bleu turquoise

Le ferrate VI : grain de couleur noir-violacé

le chlorure ferrique FeCl3, 6 H2O

Le chlorure de fer(III) est un acide de Lewis assez fort, qui réagit avec les bases de

Lewis pour former des composés stables. Par exemple, l'addition de chlorure ferrique et

d'oxyde de triphénylphosphine forme le composé stable FeCl3(OPPh3)2 (où Ph est un

groupement phényl). Plusieurs complexesanioniques existent, le plus stable contenant

la forme tétraédrique jaune FeCl4-. Il est possible d'extraire une solution de FeCl4- dans

l'acide chlorhydrique utilisant de l'éther.

Le chlorure ferrique est aussi utilisé comme alternative au sulfate de fer(III) pour le

traitement de l'eau. Il est alors traité avec un ionhydroxyde pour former un floc

d'"hydroxyde de fer(III)" (de formule FeO(OH)) qui permet d'éliminer les particules en

suspension.

2.2. LES FLOCULANTS DE TYPES POLYMERES [5], [11]

De manière générale, ce sont des composés de haut poids moléculaires 104-106 Da de

types anioniques, cationiques ou non ioniques. L’intensité de la charge d’un polymère

dépend de son degré d’ionisation qui dépend à son tour des charges sur les groupes

fonctionnels, du degré de copolymérisation et de la quantité de groupes fonctionnels qui

ont été substitués (Ebeling et al 2005).

En solution, ils ont un taux de diffusion relativement bas et ils augmentent la viscosité.

Le brassage est donc nécessaire à la dispersion des polymères. Ils peuvent être

employés pour la neutralisation, l’émulsion et/ou pour créer des ponts entre les

particules colloïdales.

2000). Leur efficacité dépend généralement des paramètres suivants : la concentration

du polymère, la charge globale et la densité de charge, le poids moléculaire, les

https://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_de_Lewis

https://fr.wikipedia.org/wiki/Base_de_Lewis

https://fr.wikipedia.org/wiki/Base_de_Lewis

https://fr.wikipedia.org/wiki/Ph%C3%A9nol_%28groupe%29

https://fr.wikipedia.org/wiki/Complexe_%28chimie%29

https://fr.wikipedia.org/wiki/Complexe_%28chimie%29

https://fr.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9tra%C3%A8dre

https://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_chlorhydrique

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89ther_di%C3%A9thylique

https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Sulfate_de_fer%28III%29&action=edit&redlink=1

https://fr.wikipedia.org/wiki/Eau

https://fr.wikipedia.org/wiki/Ion

https://fr.wikipedia.org/wiki/Ion

https://fr.wikipedia.org/wiki/Floculation



caractéristiques de l’effluent et les paramètres physiques (dosage, énergie de

brassage, pH, etc.).

Les polymères peuvent être utilisés seuls ou combinés avec les sels métalliques.

2.3. LES COAGULANTS D’ORIGINE NATURELS [1]

Comme l’ont révélé certaines études, les coagulants à base d’aluminium, de fer et

même les polymères synthétiques présentent un désavantage important : leur toxicité

probante pour l’environnement. Cela a donc poussé quelques chercheurs à investiguer

la possibilité d’utiliser des composés d’origine naturelle pour réaliser le procédé de

coagulation-floculation.

Historiquement, les coagulants d’origine végétale et animale sont apparus bien avant

les coagulants synthétiques comme les sels chimiques. Des manuscrits anciens en

provenance de l’Inde rapportent que les graines de nirmali, une espèce d’arbre, étaient

utilisées pour clarifier l’eau de surface, il y a 4000 ans de cela. Cependant, un manque

de connaissances scientifiques au niveau de leurs mécanismes de fonctionnement et

de leur efficacité a ralenti les recherches réalisées sur ces coagulants. Ainsi, l’utilisation

de coagulants naturels a été découragée dans les pays développés sous prétexte qu’ils

n’ont jamais été soumis à une évaluation scientifique rigoureuse. Dans les pays en voie

de développement, leur développement s’est poursuivi si bien qu’aujourd’hui les pays

développés recommencent à s’intéresser à cette alternative.

2.3.1. Extrait de graines de Moringa olfeira[16]

Cette technique de purification de l’eau était déjà employée au siècle dernier par les

femmes soudanaises. Ainsi, en extrayant dans une solution aqueuse le contenu des

graines séchées de Moringa olfeira, une plante tropicale appartenant à la famille des

Moringaceae, on obtient un coagulant aux propriétés fortes intéressantes. Il existe une

quarantaine de variétés de cette plante, certaines affichant de meilleures performances

dans le traitement des eaux usées.

Plusieurs études montrent que cet extrait de plante offre de bons rendements pour

réduire la turbidité, la présence de microorganismes, la dureté de l’eau et enfin pour le

conditionnement des boues. La molécule active responsable des propriétés

coagulantes est une protéine dimérique cationique de 13 kDa.



Photo 2 graine de moringa

Photo 3 graine de moringa décortiqué

2.3.2. Autres coagulants naturels[27]

D’autres études documentent l’utilisation d’une gomme faite à base de graines

d’Ipomoea dasysperma (R. Sanghi et al , 2006a) ou de Cassia javahikai (R. Sanghi et al

., 2006b) comme agent coagulant dans le traitement des eaux usées de l’industrie du

textile. Ces produits d’origine naturelle semblent être des alternatives envisageables



pour remplacer l’alun, le chlorure ferrique ou les polymères à base d’aluminium en

raison de leur biodégradabilité, leur coût peu élevé et de leur non toxicité pour l’homme

et l’environnement. Les paramètres qui affectent le plus le rendement de ce genre de

coagulant sont le pH et la dose utilisée.

Alginates : Les alginates de sodium sont extraits de l’acide alginique, un composé

provenant d’algues marines. Ces produits sont particulièrement employés en

combinaison avec les sels ferriques, mais peuvent donner de bons résultats avec les

sels d’aluminium.

Amidons : Obtenus de la pomme de terre, du tapioca ou d’autres végétaux, ces

polymères de glucopyranose non linéaires ramifiés sont utilisés de préférence avec les

sels d’aluminium. Une fois diluée, leur biodégradation peut-être rapide.

Autres composés : Plusieurs polysaccharides naturels ont des propriétés floculantes

(cellulose, gommes, tanins, xanthanes), mais ils sont très peu utilisés dans le traitement

des eaux.



CHAP III : COLLECTE DES DONNEES BIBLIOGRAPHIQUE SUR LES METHODES

DE FLOCULATIONS

3.1. TRAVAUX EFFECTUES SUR LES PROBLEMES DE TRAITEMENTS DES EAUX

L’eau est d’une importance biologique et économique capitale. L’hydrosphère est le

fondement de la vie et des équilibres écologiques. L’eau est à la fois un aliment,

éventuellement un médicament, une matière première industrielle, énergétique et

agricole et aussi un moyen de transport.

Le problème de traitement des eaux est donc l’un des plus importants domaines

industriels. Il n’y a pas que la production d’eau potable mais des autres types de

traitement d’eau. A savoir le traitement des eaux usées. Ils peuvent être en provenance

des rejets industriels ou des rejets domestiques.

Vue son importance des nombreuses recherches pour améliorer les méthodes de

traitement sont traités dans plusieurs établissements. Un nombre assez grand

d’ouvrage concernant ce domaine de traitement d’eau. Par exemple les titres de

thèmes de mémoire de fin d’étude dans l’ ESPA département GPCI, pas mal de nombre

parle de la traitement d’eau.

Pour la promotion 2016, sur 24 élèves 3 ont choisi de traiter le domaine de traitement

d’eau. Sur 110 titres de mémoire de fin d’étude, 11 ont parlé du traitement de l’eau. Ces

livres sont consultables dans le département du GPCI.

Nombre de livre Nombre de livre concernant

le domaine de traitement

des eaux

Promotion

24

3

2016

100

11

Autre promotion



Ces titres mettent en évidence que le traitement d’eau potable est le plus important

dans le domaine de traitement des eaux. Dans ces recherches, la floculation de l’eau

occupe le vif du sujet. Cette partie de traitement prend les premières places dans la

chaine. Cette partie prend une grande partie de budget prévue pour la production.

3.2. CARACTERISTIQUES MISE EN EVIDENCE DANS CES OUVRAGES

Le domaine de traitement des eaux est vaste. Même dans ce même domaine, les

ouvrages sont différents. Il y en a ceux qui parlent des filtres pour le traitement. Les

autres parlent des produits de traitements. Il y a parmi eux qui développent toutes les

parties de production d’eau potable.

Malgré ces différences, il y a des points communs entre ces livres. Ils tiennent compte

des paramètres de l’eau à traiter ainsi que celui de t’eau traitée.

Exemple de ces paramètres est la turbidité. C’est le plus important paramètre dans le

domaine de traitement d’eau. Il permet de juger l’efficacité du traitement. Il permet aussi

de dire si le l’eau obtenue est buvable ou utilisable ou aussi jetable dans

l’environnement selon le type de traitement.

Pour ceux qui ont traité la floculation ils ont mis en évidence les quantités des produits

de traitements. Ils ont parlé aussi de la variation de la taille, les durées de formation des

flocs. Ce qui manque dans ces ouvrage c’est d’analyser les types de produits les plus

efficaces. De faire des comparaisons entre les performances de ces produits dans

plusieurs cas possibles.

C’est pour cela la raison de ce mémoire. Les performances des meilleurs floculants

seront mises en évidence. Apres cela, des comparaisons en tenant compte de plusieurs

point de vue. Que ça soit techniquement, économiquement et même environnemental.

87%

9%

4%

1

2

3

PARTIE I : GENERALITE SUR LES FLOCULANTS DANS LA PRODUCTION D’EAU POTABLE


CHAP VI METHODE D’EVALUATION COMPARATIVE DE LA PERFORMANCE DE

DEUX METHODES D’UN MEME TYPE DE TRAITEMENT

4.1. DESCRIPTION DE LA METHODE D’EVALUATION COMPARATIVE DE LA PERFORMANCE DE DEUX METHODES D’UN MEME TRAITEMENT [10]

Si on a le choix entre deux méthodes d’un même type de traitement, par exemple

opération de floculation d’eau à potabiliser. Soient MA et MB ces deux méthodes, on

peut effectuer une méthode d’évaluation comparative de performance pour savoir

laquelle de ces deux méthodes est la plus performante.

A partir des résultats sur performance relative à un paramètre opératoire donné

obtenus en effectuant la méthode MA. Soit (xi)A ces résultats

Moyenne mA et variance (2)A

A partir des résultats sur performance relative à un paramètre opératoire donné

obtenus en effectuant la méthode MB. Soit (xi)B ces résultats

Moyenne mB et variance (2)B

On calcule le quotient (Fexp) en mettant au numérateur la variance la plus élevée. Ce

quotient est comparé à la valeur FC ( n1,n2) avec n1 = le plus grand de (nA-1) et (nB-

1) à trouver dans la table de Fischer-Snédécor

Si Fexp < Fc : il n’y a pas de différence significative entre la performance des 2

méthodes de traitement. Donc il est possible d’utiliser indifféremment l’une ou l’autre

méthode.

Si Fexp > Fc, l’une des 2 méthodes, celle qui correspond à la variance la plus élevée

est moins performante que l’autre.

Remarque, la comparaison de plusieurs méthodes peut être réalisée de la même façon,

les variances de chacune d’elles étant alors comparées deux à deux



4.2. ETUDE DES PARAMETRES OPERATOIRES POUVANT CARACTERISER LA PERFORMANCE D’UNE METHODE DE FLOCULATION

4.2.1. Etat final de la turbidité de l’eau après floculation [21]

La turbidité désigne la teneur d'un fluide en matières qui le troublent. Dans les cours

d'eau elle est généralement causée par des matières en suspension et des particules

colloïdales qui absorbent, diffusent et/ou réfléchissent la lumière.

La turbidité est un facteur écologique important, qui peut traduire :

une teneur importante (normale ou non) en matières en suspension (consécutive

par exemple à l'érosion, au lessivage de sols fragiles, dégradés ou agricoles

labourés)

une teneur élevée en plancton

une pollution ou eutrophisation de l'eau, cause éventuelle d’asphyxie (par

anoxie) du milieu ou de colmatage des branchies des poissons.

La turbidité est une caractéristique optique de l'eau, à savoir sa capacité à diffuser ou

absorber la lumière incidente. La turbidité est donc un des facteurs de la couleur de

l'eau.

La turbidité est due à la présence dans l'eau de particules en suspension minérales ou

organiques, vivantes ou détritiques. Ainsi, plus une eau est chargée en biomasse

phytoplanctonique ou en particules sédimentaires, plus elle est turbide.

Les conséquences de la turbidité concernent la pénétration de la lumière et des ultra-

violets dans l'eau, et donc la photosynthèse et le développement des bactéries. Par

ailleurs, la couleur de l'eau affecte aussi sa température et donc sa teneur en oxygène,

son évaporation et sa salinité.

La turbidité est un paramètre auquel s’appliquent une limite de qualité et une référence

de qualité, pour les eaux produites par des usines traitant des eaux superficielles. Les

eaux qui alimentent les usines principales sont, dans leur majorité, chargées de

matières en suspension ; elles sont donc naturellement turbides.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Mati%C3%A8re_en_suspension

https://fr.wikipedia.org/wiki/Particules_collo%C3%AFdales

https://fr.wikipedia.org/wiki/Particules_collo%C3%AFdales

https://fr.wikipedia.org/wiki/Lumi%C3%A8re

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89cologie

https://fr.wikipedia.org/wiki/Mati%C3%A8re_en_suspension

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89rosion

https://fr.wikipedia.org/wiki/Lessivage

https://fr.wikipedia.org/wiki/Sol_%28p%C3%A9dologie%29

https://fr.wikipedia.org/wiki/Plancton

https://fr.wikipedia.org/wiki/Eutrophisation

https://fr.wikipedia.org/wiki/Anoxie_%28eau%29

https://fr.wikipedia.org/wiki/Branchies

http://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-lumiere-326/

http://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-couleur-4126/

http://www.futura-sciences.com/planete/definitions/environnement-biomasse-2038/

http://www.futura-sciences.com/planete/definitions/botanique-photosynthese-227/

http://www.futura-sciences.com/sante/definitions/medecine-bacterie-101/

http://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/chimie-oxygene-798/

http://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/chimie-salinite-4406/



C’est au cours des étapes de clarification, au début de la filière de traitement, que la

turbidité est éliminée. La coagulation floculation, la décantation et la filtration permettent

en sortie d’usines d’obtenir une turbidité inférieure à 5 NTU.

La turbidité caractérise le trouble de l’eau dû à la présence de fines particules en

suspension. Elle est mesurée par l’intensité d’un faisceau lumineux qui traverse un

échantillon d’eau.

4.2.2. pH et alcalinité de l’eau (alcalinisation) [8]

Le pH d’une eau potable est la mesure de son niveau d’acidité. Le pH se rapporte aux

ions d’hydrogène présents dans l’eau et signifie « potentiel d’hydrogène ».

L’alcalinité s’agit de mesurer la présence des ions de dioxyde de carbone, de

bicarbonate, de carbonate et d’hydroxyde qui sont présents dans l’eau à l’état naturel.

Au niveau normal du pH d’une eau, le bicarbonate et le carbonate sont les éléments qui

contribuent le plus à l’alcalinité.

Objectif pour l’eau potable

Le pH est mesuré selon une échelle qui va de 0 à 14 :

• Une mesure inférieure à 7 signifie que l’eau est acide.

• Une mesure supérieure à 7 signifie que l’eau est basique, ou alcaline.

• Le chiffre 7 signifie que l’eau est neutre.

Selon les Recommandations pour la qualité de l’eau potable, le pH doit se situer entre

6,5 et 8,5.



pH et alcalinité de l’eau potable

Un pH inférieur à 6,5 peut favoriser la corrosion des canalisations et des raccords de

plomberie. Le niveau de corrosivité d’une eau dépend également d’autres facteurs

comme l’alcalinité, la température de l’eau, les matières totales dissoutes et la dureté.

Pour en savoir plus, veuillez consulter la feuille d’information sur l’eau dure.

Un pH inférieur à 6,5 ne pose pas en soi un risque pour la santé; toutefois, une eau

corrosive peut provoquer la dissolution de métaux comme le plomb, le cadmium, le zinc

et le cuivre présents dans les tuyaux des canalisations, entraînant ainsi une

augmentation des concentrations de ces métaux dans l’eau potable et donc des

problèmes possibles pour la santé.

Un pH supérieur à 8,5 peut favoriser l’apparition de tartre dans les canalisations.

Solutions

Si l’analyse de votre eau permet de confirmer que son pH est inférieur à 6,5, celle-ci

peut être alors corrosive. Si son pH est supérieur à 8,5, il se peut qu’il y ait formation de

tartre et incrustation.

Même si un pH inférieur à 6,5 ne pose pas en soi un risque pour la santé, une eau

corrosive peut provoquer la dissolution de métaux comme le plomb, le cadmium, le zinc

et cuivre. Il est donc conseillé de faire faire, par un laboratoire agréé, une analyse des

métaux présents dans votre eau, puisque la présence de ces derniers peut poser un

risque pour la santé.

Systèmes de traitement

Ajuster le pH d’une eau a pour principal objectif de réduire son niveau de corrosion et

l’incrustation des canalisations, et donc d’éviter une détérioration de ces dernières.



Il est montré dans cette partie que le traitement d’eau potable n’est pas un procédé très

complexe. Par contre il s’agit de produire un produit alimentaire en utilisant parfois des

produits chimiques. Il faut alors beaucoup d’attention lors de sa production. La

floculation prend presque les premières places dans la chaine de traitement.

Divers produits floculant sont vue dans cette partie. Il y a des substances naturelles et

des produits artificiels. Leur nombre compte presque deux dizaines mais leurs

efficacités ne sont pas tous bien définies.

D’où la nécessité de faire un rappel sur la méthode de comparaison de performance

des produits de traitements.

Il est vu dans cette partie l’importance du domaine de traitement d’eau. Les statistiques

montrent du nombre important de projet de mémoire parlant de ce domaine. Plus

précisément sur la méthode de floculation.

Les tests de performances de quelques un parmi ces floculant seront vues dans la

prochaine partie.

PARTIE II

ETUDE EXPERIMENTALE

EFFECTUEE SUR LA FLOCULATION

DES EAUX

PARTIE II : ETUDE EXPERIMENTALE EFFECTUEE SUR LA FLOCULATION DES EAUX


CHAP V : METHODOLOGIE ET OBJECTIVS DE L’ETUDE

Dans cette deuxième partie, consacrée aux travaux de recherche expérimentale sur la

floculation des eaux, nous nous intéresserons aux diverses méthodes exprimées et

éprouvées sur le traitement des eaux.

5.1. METHODOLOGIE DE L’ETUDE EXPERIMENTALE

La méthodologie que nous adopterons durant notre étude expérimentale consiste

essentiellement à la réalisation des tests expérimentaux. Ces tests sont relatifs.

En premier lieu aux modes de préparation des floculants.

En deuxième lieu à des programmes de floculations à partir des méthodes éprouvées

et utilisant les floculants connus et utilisés actuellement.

En troisième lieu à une revue des résultats obtenus par des méthodes de floculations

réalisées par d’autres opérateurs de traitement des eaux et d’autres laboratoires

d’analyse des eaux

Ces tests sont tous réalisés au laboratoire de JIRAMA Mandroseza .Ce laboratoire

dispose le matériel adéquat et moderne ( jar-test , turbidimètre …..)

5.2. OBJECTIF DE L’ETUDE

Les tests que nous avons réalisés, ainsi que la revue des résultats des méthodes de

floculation seront utilisés dans notre démarche de recherche .Cela est dans le but d’en

analyser les résultats. Notre principal objectif est de connaitre quelles méthodes de

floculation sont les plus performantes. Pour atteindre cet objectif, nous pensons

procéder à des essais d’application des méthodes de validation de méthodes de

traitement. Cela va nous permettra par la suite de proposer des recommandations sur

l’utilisation ultérieure de ces méthodes ou de proposer des solutions d’amélioration de

la performance de ces méthodes.



CHAP VI : METHODE DE PREPARATION DES AGENTS FLOCULATEURS

Dans ce chapitre, nous allons présenter brièvement les méthodes utilisées ou déjà

expérimentées pour la préparation des floculants utilisés et expérimentés. Nous les

testons au laboratoire d’analyse de JIRAMA Mandroseza pour voir leur efficacité ou

leur performance propre.

6.1. PREPARATION DU SULFATE D’ALUMINE

Actuellement le sulfate est le produit le plus utilisée dans le domaine de traitement des

eaux. Ici à Madagascar, c’est le produit utilisé comme floculant par le JIRAMA. Le

produit est principalement importer et il se présente sous forme de cristaux dans des

sacs de 50 kg.

Photo 4 sulfate d'alumine

6.1.1. Dans le laboratoire

La préparation de la solution de sulfate d’alumine dans le laboratoire est simple. Ces

solutions sont utilisées pour le jar test afin de trouver la dose optimale du produit à

utiliser.

On utilise des béchers ou d’autre récipient de laboratoire, et un mélangeur magnétique.

On pèse 10g de cristal de sulfate d’aluminium, le mettre dans un récipient et verser de

l’eau jusqu’à atteint le niveau de 1l.



Photo 5 fiole contenant de la solution aqueuse de sulfate d'alumine

On laisse tourner le mélangeur jusqu’à saturation et la solution obtenue est presque

limpides comme l’eau potable.

6.1.2. Dans l’usine

Le principe de la préparation est le même que dans le laboratoire. Une fois le jar test

fini, la dose optimale est connue. On verse les produits dans des bac avec des

quantités bien déterminés selon le résultat du jar test et la quantité de l’eau brute à

traiter.

Photo 6 bac de produit



Les précautions à prendre dans les bâtiments des bacs des produits est le même que

dans les laboratoires. Le port des équipements de protection individuels (EPI) est

obligatoire. Les fines poussières de produit peut gravement nuire à la santé, d’où la

nécessité de se protéger lors de versement des produits.

6.2. PREPARATION DU MORINGA [14], [24]

Le moringa appartient à une famille mono générique d’arbres et arbustes, les

moringacées. Elle semble être originaire des religions d’Agra et d’Ouhd, au nord-est de

l’Inde, au sud de montagne de Himalaya.

Elle est aujourd’hui cultivée à travers le Moyen Orient, ainsi que tout le long de la

ceinture tropicale. Elle a été introduite en Afrique de l’est au début du XXéme siecle.

Les nombreuses propriétés valorisables de cette plante en font un sujet d’étude très

intéressant.



Photo 7 plante de moringa

En traitement des eaux

On voit précédemment que la moringa est utile dans plusieurs domaines. Ce qui nous

intéresse est la graine qui est utile dans le traitement des eaux. D’après ce schéma le

tourteau contient la substance qui a le caractère floculant.

Le schéma simple de la préparation de ce floculant est comme suit :

Le moringa est actif comme floculant sous forme de tourteau après l’extraction d’huile.

Décorticage Broyage Extraction d’huile Tourteau

Huile



6.3. PREPARATION DU SULFATE FERRIQUE [18], [23]

Le sulfate ferrique est aussi un produit actif utilisable comme floculant. Sa préparation

est apparemment simple. Sa formule chimique est Fe2(SO4)3. Son ionisation donne un

cation de charge élevé (3+) comme on rencontre dans le floculant le plus utilisé.

On peut préparer la sulfate ferrique à partir de a pyrite de formuleFeS2. La pyrite

préalablement broyée de l’ordre de 250µm à 1mm. Elle est traitée avec de l’acide

nitrique.

La pyrite

La pyrite, de formule FeS2, est une espèce minérale composée de disulfure de fer.

Notre source de pyrite est le minerai de fer purifié localisé dans la région de

Mampikony. A la fin de tous les processus de purification, le broyage est l’un des

étapes de procédé nécessaire dans une synthèse, le but c’est d’augmenter la surface

de contact entre les matières utilisées. Ainsi, la pyrite a été broyée de l’ordre de 250µm

à 1mm.

La réaction de la synthèse du sulfate ferrique est très exothermique, génère des gaz

NO selon la réaction ci-dessous. Le gaz NO, coloré en roue brun, est un gaz toxique,

ces émissions peuvent nuire la peau et la voie respiratoire. Ainsi, la réaction doit se

passer sous hotte ou en pleine air pour éviter tous les risques.

2FeS2 + 2HNO3 + 9

2 O2 Fe2 (SO4)3 + 2NO + H2O + S

Comme notre essai se fait en laboratoire, les matériels nécessaires dans cette synthèse

seront de préférable en verre (un bécher en verre résiste à une réaction très

exothermique, un bâton en verre pour l’agitation), si la réaction se passe dans un bain

marie pour tenir la température (80°C) stable et sous la hotte pour prévenir le

dégagement toxique dangereux de NO.



CHAPVII : LE JAR TEST ET REVUE DES RESULTATS DES ESSAIS

EXPERIMENTAUX

7.1. LE JAR TEST

Les essais sont destinés à déterminer la nature et les doses de réactif (coagulant et

floculant) et du chaux à utiliser pour assurer la clarification ou la déferrisation d’une eau.

7.1.1. Principe

Les essais consistent à apprécier la qualité de la floculation ainsi que la turbidité

minimale après introduction de quantité croissante d’ingrédients en solution dans 5

béchers de 1litre.

7.1.2. Matériels nécessaires

Un floculateur à vitesse réglable entre 0 et 150tr/mn

Cinq à six vases de 1litre

Un siphon

Un chronomètre ou 1 montre

Matériels pour mesurer le pH, fer, M

Turbidimètre

Agitateur

L’exemple de réactif pris ici est le sulfate d’alumine avec chaux.

Le sulfate d’alumine (S.A) 10g/l

La chaux en amont (C.H) 2g/l

7.1.3. Expression des résultats

Soient di : la dose de réactif dans chaque Bécher de 1l (en g/l)

vi : le volume de réactif de concentration c g/l à ajouter dans chaque bécher (en

ml)



Tableau 4 tableau à compléter lors d'un jar test

Becher N° 1 2 3 4 5 6

Doses de réactifs di (en

mg/l)

Volume de réactif vi (en ml)

Temps d’apparition des

flocs

Aspect des flocs (pas, peu

visible, petit, moyen, gros)



Cohésion des boues

Turbidité eau décantée

(E.D.)

pH E.D.

Fer E.D.

M.O. E.D.

Notation



7.1.4. Mode opératoire

Prélever l’eau brute dans un seau de 10l. Noter son aspect.

Mesurer la turbidité, le pH, le teneur en fer et éventuellement les matières organiques

Remplir les béchers jusqu’au trait 1000 ml avec de l’eau brute agitée.

Brancher le floculateur.

A l’aide d’une pipette, introduire dans chaque bécher des quantités croissante de

réactifs.

Placer les béchers sur le floculateur et abaisser les hélices dans l’eau.

Effectuer une agitation rapide à 100tr/mn pendant 2mn, puis une agitation lente à

40tr/mn pendant 20mn. Noter le temps d’apparition des premiers flocs.

Après 15mn d’agitation lente, on évaluera la qualité de la floculation ( aspect des flocs )

Laisser décanter 10 à15mn. Noter la vitesse et la cohésion des boues.

Siphonner la moitié de la hauteur d’eau de chacun des béchers.

Contrôler le pH, la turbidité, le fer, les M.O. sur les eaux siphonnées.

Noter chaque bécher selon la qualité de la floculation.

CONCLUSION

La dose optimale de réactif est celle qui correspond à la meilleure notation.

(t : taux d’ingrédient g/m3)

Remarque :

Le pH joue un grand rôle dans le traitement des eaux.

7.2. METHODES DES MESURES DES PARAMETRES DE QUALITE D’EAU

Nous allons présenter les méthodes de mesure des paramètres de qualité d’eaux les

plus importants : Ph, turbidité, taux de matières organique, taux de fer, température,

conductivité.

7.2.1. Mesure de la turbidité

Turbidité : réduction de la transparence d’un liquide due à la présence de matières non

dissoutes.

Le récipient destiné à l’échantillonnage doit être propre. Effectuer les mesures le plus

tôt possible après le prélèvement, éviter tout contact avec l’air.



Si un stockage est inévitable, conserver les échantillons dans une enceinte froide et

obscure, éviter toute élévation de température.

On utilise en général le turbidimètre pour la mesurer. Il existe d’autre méthode physique

pour reconnaitre la turbidité. Ce sont des méthodes physiques avec des estimations

mais pas de valeur précise.

Photo 8 turbidimètre

7.2.2. Dosage du fer total

En milieu ammoniacal, le diméthylglyoxime donne en présence du fer Fe2+, un

complexe de coloration rose dont l’intensité est fonction croissante de la concentration.

Prélever 100 ml d’eau

Ajouter 1jauge de dithionite de sodium. Agiter jusqu'à dissolution du réactif. -Ajouter 16

à 20 gouttes (2ml) de diméthylglyoxime. Agiter. Attendre 2 mn. Ajouter encore 16 à 20

gouttes (2ml) d’ammoniaque. Agiter. Attendre 2 mn.



Photo 9 produits utiles pour le dosage de fer total

Comparer la couleur de cette solution avec celle des plaquettes étalons. Lire la teneur

en fer correspondante en mg/l.

Photo 10 plaquette étalon pour le dosage de fer total

7.2.3. Dosage des matières organiques

L’opération consiste à mesurer en milieu alcalin, la quantité d’oxygène enlevée au

permanganate par les matières organiques d’origine animale ou végétale contenues

dans une eau.



Prélever 100 ml d’eau à analyser.

Ajouter 5 ml de NaHCO3 saturé, porter à l’ébullition.

Ajouter 10 ml de KMnO4 N/80, porter à l’ébullition pendant 10 mn.

Laisser refroidir, ajouter 5 ml de H2SO4 ½ et 10 ml de Sel de Mohr 5 g /l.

Titrer avec KMnO4 N/80 jusqu'à l’apparition d’une coloration rose persistante

Soit V1 le volume de KMnO4 versé pour ce dosage.

Recommencer les mêmes opérations avec de l’eau distillée.

Soit V2 le volume final versé.

L’oxydabilité des matières organiques au permanganate, exprimée en mg/l d’oxygène,

est égale à V1-V2.

Photo 11 produits utiles pour le dosage des matières organiques

7.2.4. Titre alcalimétrique complet et titre alcalimétrique

Ces déterminations sont basées sur la neutralisation d’un certain volume d’eau par un

acide minéral dilué, en présence d’indicateur coloré.

Prélever 100 ml d’eau à analyser dans un bécher.

Ajouter 2 à 3 gouttes d’hélianthine (jaune pour TAC).

Titrer avec H2SO4 N/50 en agitant constamment jusqu'à l’obtention du virage jaune à

orange (TAC)

EXPRESSION DES RESULTATS



TAC = V ml H2SO4 N/50 (°F) (1°F en TAC = 12,2mg/l en HCO3)

7.3. RESULTATS DU JAR TEST EFFECTUES SUR LES FLOCULANTS A COMPARER

Le jar test ou le test de floculation est une méthode d’analyse de performance des

floculants. Il consiste à déterminer la dose optimale du réactif utilisée.

7.3.1. Les paramètres de l’eau brute à traiter

Il faut noter que les paramètres de l’eau brute(EB) à traiter varient de manière

importante avec le climat. Exemple en saison de pluie la turbidité de l’eau est maximum

peut aller jusqu’à 35NTU. Dans des autres cas on peut avoir jusqu’à 15NTU.

Les paramètres de l’EB sont les suivants (date de prélèvement le 08 février 2016):

Tableau 5 paramètres de l'eau brute à traiter (08-02-16)

Turbidité Ph conductivité Température Fer Matières

organiques

14,2NTU 7,1 32,1µS/cm 24,4°C 0,2mg/l 1mg/l

7.3.2. Résultat obtenue avec le sulfate d’alumine avec chaux

Nous avons utilisé d’abord le sulfate d’alumine seul pour déterminer sa dose optimale.

Apres nous ajoutons à cette dose une quantité croissante de chaux pour savoir la dose

optimale de la composition sulfate + chaux.



Tableau 6résultats obtenus avec le sulfate d’alumine seule

Becher N° 1 2 3 4 5 6


mg/l)

7 7,5 8 8,5 9 9,5


0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95



Petit Moyen Moyen gros Gros Moyen


(E.D.)

5,26 4,04 3,26 2,79 3,05 3,42

pH E.D.

7,10

Fer E.D.

0,6

M.O. E.D.

0,8

Température

25

Dans ce tableau nous avons fait le test complet sur le bécher n°4 qui correspond à la

dose optimale du produit.



Photo 12 jar test avec le sulfate d'alumine

Graph montrant la variation de la turbidité en fonction de la dose de réactif utilisé

Figure 8 variation de la turbidité de l'eau décantée en fonction du taux de produit

Une fois connue la valeur du taux optimal du SA, cette valeur sera fixée et ajoutée avec

un taux croissante de chaux. Cela pour déterminer la valeur optimale de la chaux.

5,26

4,04

3,26

2,79

3,05 3,42

0

1

2

3

4

5

6

6 7 8 9 10

Becher n°4

Taux du produit

Turb

idité e

n N

TU



Tableau 7 Résultat obtenus avec le sulfate d’alumine plus chaux

Becher N° 1 2 3 4 5 6


mg/l) S.A

8,50 8,50 8,50 8,50 8,50 8,50


S.A

0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85

Doses de réactifs (par

rapport avec celle du SA)

C.H

0 1

6

1

5

1

4

1

3

1

2


C.H

0,00 0,71 0,85 1,06 1,42 2,12



Gros Gros moyen moyen Petit Petit


(E.D.)

2,83 2,64 3,23 3,77 4,80 5,00

pH E.D.

7,10

Fer E.D. (en mg/l)

0,60

M.O. E.D. (en mg/l)

0,80

Température

25°C

Le choix du numéro de bécher se fait de la même façon dans la suite.



7.3.3. Résultat obtenu avec le moringa oleifera

La date du prélèvement est différente avec celle du prélèvement de l’eau brute utilisé

pour le test du sulfate d’alumine. Il est donc nécessaire de revoir les paramètres de

l’eau brute à traiter pour le test de la moringa.

Tableau 8 caractéristiques de l'eau brute (10-02-2016)

turbidité pH conductivité Température Fer Matières

organiques

14,5NTU 7,65 29,5µS/cm 24,3°C 0,2mg/l 1mg/l

Telle est les caractéristiques de l’eau brute à traiter et voici les résultats obtenues avec

le moringa.

Tableau 9 résultat du jar test obtenue avec le moringa oleifera

Becher N° 1 2 3 4 5 6


g)

0,005 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050



Pas Peu

visible

petit petit Moyenne Peu

visible


(E.D.)

11,40 8,58 5,84 5,75 4,61 6 ,21

pH E.D.

7,87

Fer E.D.

0,50

M.O. E.D.

4,16



Figure 9 turbidité en fonction de la dose de la poudre de graine de moringa

D’après le résultat du jar test la dose optimale de traitement est 0,04 correspondant au

bécher numéro 5.

Photo 13 jar test avec le moringa oleifera

11,4

8,58

5,84 5,75

4,61

6,21

0

2

4

6

8

10

12

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06

Turb

idit

é d

e l'

eau

de

can

té (

en

NTU

)

Masse du produit (en gramme)

Becher n°5



Résultat obtenu par l’essai avec le moringa drouhardii

Les paramètres de l’EB à traiter sont les même que dans le test avec le moringa

oleifera.

Tableau 10 résultat du jar test avec le moringa drouhardii

Becher N° 1 2 3 4 5 6


g)

0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10



Peu

visible

Peu

visible

moyenne Petit Peu

visible

Pas


(E.D.)

8,01 7,66 6,60 7,26 8,72 11,30

pH E.D.

7,75

Fer E.D.

0,50

M.O. E.D.

5,21



Figure 10 variation de la turbidité en fonction de la masse la poudre de moringa drouhardii

On voit que le résultat avec le moringa oleifera est beaucoup plus intéressant que celle

du moringa drouhardii. Sur la quantité de produit de traitement que sur l’efficacité cette

espèce présente des avantages considérables.

Donc pour la suite on n’utilise que le moringa oelifera dans les comparaisons avec les

floculants synthétiques.

8,017,66

6,67,26

8,72

11,3

0

2

4

6

8

10

12

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12



7.3.4. Les résultats obtenus avec le sulfate ferrique

Tableau 11 résultats obtenus avec le sulfate ferrique

Becher N° 1 2 3 4 5 6


mg/l)

1 2 3 4 5 6


0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2



petit Moyen Gros Gros Gros Moyen


(E.D.)

5,97 3,38 2,36 2,91 3,05 4,12

pH E.D.

7,08

Fer E.D.

1,10

M.O. E.D.

0,70

Température

25



Graph montrant le résultat du test sur le sulfate ferrique

Figure 11 variation de la turbidité en fonction du taux du sulfate ferrique

Photo 14 jar test avec le sulfate ferrique

5,97

3,38

2,36

2,91

3,05

4,12

0

1

2

3

4

5

6

7

taux du produit

Tu

rbid

ité

en

NT

U

Becher n°3



Et le taux optimal de la chaux qui accompagne le sulfate ferrique est 2

3 du taux de

sulfate ferrique.

Les méthodes pour bien mener les études de comparaisons et les différents points à

mettre en évidence pour la présentation des résultats de recherches sont expliquées

dans cette partie. Le but c’est d’apporter des solutions pour optimiser la production que

ce soit sur le plan économique que ce soit sur le plan technique.

Il y en a aussi les diverses préparations des produit de traitements. Les unes sont

faciles à préparer et les autres sont assez complexes.

Les résultats des jars test vues dans cette partie sont tous satisfaisants. Les qualités de

l’eau traitée suivent les normes pour la conformabilité.

Dans la suite, ces résultats seront utilisés pour comparer les performances de ces

floculants, et ceci en voyant un par un les critères d’évaluation.

PARTIE 3

ANALYSE ET DISCUTION DE LA

PERFORMANCE DES FLOCULANTS

TESTES


PARTIE III : ANALYSE ET DISCUTION DE LA PERFORMANCE DES FLOCULANTS TESTES

CHAP VIII CHOIX DES CRITERES D’EVALUATION DE LA PERFORMANCE DES

FLOCULANTS TESTES

Les floculants testés dans ce travail ont leurs points forts et leurs faiblesses. Pour mieux

faire la comparaison entre leurs performances, des analyses sur quelques paramètres

sont nécessaires à savoir les impacts environnementaux, la qualité du produit, la

confrontation avec les normes de qualité des eaux, avantages sur le plan technico

économique.

8.1. ETUDE DES IMPACTES ENVIRONNEMENTAUX

L’étude d’impact est un instrument de planification qui prend en compte

l’ensemble des facteurs environnementaux relatifs aux différentes activités du projet

tout en se concentrant sur les éléments significatifs, qui considère les intérêts et les

attentes des parties prenantes en vue d’éclairer les choix et les prises de décisions.

Les produits à comparer sont d’origines totalement différentes. Il y a des produits

naturels, et d’autre des produits chimiques.

8.1.1. Impacts environnementaux sur l’utilisation de moringa

En tant que floculant d’origine végétal (naturel), son utilisation a le moins d’impacts sur

l’environnement. Malgré cela, il n’est pas négligeable d’étudier ses conséquences.

Les avantages sont :

La graine de moringa est biodégradable n’affecte pas le milieu naturel.

Le procédé d’avoir le tourteau ne provoque pas de pollution de l’air.

L’arbre du moringa protège le sol et l’enrichit en azote.

Il y a quand même quelques inconvénients :

L’exploitation à grande échelle provoque un besoin en espace pour la culture des

arbres.

Une grande besoin en eau pour le démarrage de la culture des arbustes.



8.1.2. Impacts environnementaux sur l’utilisation de sulfate d’alumine

L’utilisation des produits chimiques ont généralement des impacts considérables sur

l’environnement.

Malgré cela l’utilisation du sulfate d’aluminium présente quelques avantages :

Elle a un fort pouvoir floculant d’où une infime dose suffit pour traiter une grande

quantité d’eau.

Les inconvénients pour l’environnement de son utilisation sont :

Lors du chargement des produits les poussières de sulfate et de chaux

produisent des conséquences sur la santé des ouvriers

8.1.3. Impacts environnementaux sur l’utilisation de sulfate ferrique

Le sulfate ferrique est aussi un floculant chimique. Son utilisation produit le plus de

dégât sur l’environnement.

Les avantages de son utilisation sont :

En tant que coagulant le plus performant, pour traiter la même quantité d’eau son

dose de traitement est le plus petit.

Il est très efficace dans le traitement des eaux usées

Il peut être utilisé comme agent épaississant de boue

Elimination des odeurs affectées par le rejet d’eau industriel

Les inconvénients sont :

Pour son obtention il faut avoir de la pyrite, l’extraction en grande quantité dans

les carrières produit des dégâts pour l’environnement.

Lors de sa fabrication, la réaction dégage une quantité importante de NO qui est

un gaz très toxique pouvant nuire la peau et la voie respiratoire.

8.2. CONFRONTATION AVEC LES NORMES DE QUALITE DES EAUX

Dans le domaine alimentaire, la qualité est la principale préoccupation des producteurs.

Pour l’eau surtout, les critères de comestibilité sont sévères. Le respect de la norme est

obligatoire.



Les normes de potabilité Malagasy :

Tableau 13 extrait de la norme de potabilité de l'eau à Madagascar

Paramètre organique Norme

Odeur Absence

Couleur Incolore

Saveur désagréable Absence

Paramètre physique Norme

Température Inférieure à 25 °C

Turbidité Inférieure à 5 NTU

Conduction Inférieure à 3000

Ph 6,5 à 9

Source [14]

Ces valeurs normalisées sont destinées à des eaux à décanter en vue de leur

potabilisation.

Les résultats vus dans la revue sont des résultats avec l’eau décantée. Au premier vu, il

parait que les résultats obtenus n’arrivent pas à satisfaire la norme de potabilité. Mais

après le passage dans le filtre ces résultats sont conformes avec la norme.

Ces floculants peuvent être utilisés dans le territoire Malagasy car elles répondent tous

à la norme de potabilité.



8.3. PRIX DES REACTIFS

Les valeurs données dans cette partie sont des valeurs d’argent en Ariary pour traiter 1l

d’eau. Il sera donc facile de les comparer après.

8.3.1. Prix du sulfate d’alumine

D’après le résultat du jar test le taux optimal de traitement est 8,5 pour traiter 1l d’eau.

Ce qui signifie que l’on verse 0,85ml de ce réactif pour traiter cette quantité d’eau. Or la

concentration du produit est de 10g/l. On sait que m= v×c

Avec

m : la masse du produit de traitement

v:volume du réactif versé

c : concentration du réactif

On a ici v= 0,85 ml et c= 10g/l

m= 0,85.10-3 × 10

Or d’après les informations reçues aux personnels du JIRAMA le prix de 1kg de sulfate

d’aluminium est environs 1700 Ar et le prix d’un kilogramme de chaux est

d’environs1250 Ar.

Soit p1 le prix du sulfate d’aluminium pour traiter 1l d’eaux.

p1 = 1700×0,85.10−2

1000

p1= 0, 01445 Ar

Le traitement avec le sulfate d’alumine nécessite de produit additif comme la chaux.

D’après le jar tes le taux optimal est 1

6 tSA.

tCH =1

6 tSA

m= 0,85.10-2 g



avec tSA : le taux optimal de la sulfate d’aluminium

tCH : le taux optimal du chaux

On a la formule suivante : Q× t = c × d

Avec Q : la quantité de l’eau à traiter

t : le taux de traitement

c : la concentration

d : volume de la solution à verser

d=Q×t

C

d=1×1,417 10−3

2

d= 0,71 ml

et m= d×c

m= 0,71 10-3 × 2

m= 1, 42 10-3 g

Soit p2 le prix de la chaux pour le traitement

p2=1,42 10−3 ×1300

1000

p2= 0,001846 Ar

soit PSA le prix du traitement par la sulfate d’alumine plus chaux.

PSA= p1+p2

PSA= 0,01445 + 0,001846

PSA= 0,016296 Ar



8.3.2. Prix du moringa oleifera

Le principe de calcul sera le même que celui dans le sulfate d’aluminium.

D’après les résultats reçus après le jar test, la dose optimale de traitement est déjà

exprimée en masse de produit.

Cette masse est de 0,04 g.

m = 0,04 g

Le grain de moringa passe par plusieurs traitements pour avoir le tourteau (utilisé pour

le traitement de l’eau). Le décorticage, le broyage et l’extraction d’huile pour résumer

ces traitements.

1kg de graine fraiche non décortiqué permet d’avoir 700 g de tourteau. Un rendement

d’extraction d’huile à 30%.

En considérant le prix des grains de moringa. Les couts de traitement pour avoir le

tourteau, le prix d’un kilo pour ce réactif est de 400 Ar.

Soit PMO le prix de produit de traitement d’un litre d’eau brute avec le moringa.

PMO=0,04×400

1000

PMO= 𝟎, 𝟎𝟏𝟔 𝐀𝐫

8.3.3. Prix du sulfate ferrique

D’après le résultat du jar test le taux optimal de traitement est 3 pour traiter 1l d’eau. Ce

qui signifie que l’on verse 0,6 ml de ce réactif pour traiter cette quantité d’eau. Or la

concentration du produit est de 5 g/l. On sait que m= v×c

Avec

m : la masse du produit de traitement

v:volume du réactif versé

c : concentration du réactif

On a ici v= 0,6 ml et c= 5 g/l

m= 0,6.10-3 × 5



m= 0,3 10-2 g

Or d’après les informations reçues, le prix de 1kg de sulfate d’aluminium est environs

4900 Ar et le prix d’un kilogramme de chaux est d’environs1250 Ar.

Soit p3 le prix du sulfate ferrique pour traiter 1l d’eaux.

P 3= 4900×0,3.10−2

1000

p1= 0, 0147 Ar

Le traitement avec le sulfate ferrique nécessite de produit additif comme la chaux.

D’après le jar tes le taux optimal est 2

3 tSA.

tCH =2

3 tSF

avec tSF : le taux optimal de la sulfate d’aluminium

tCH : le taux optimal du chaux

On a la formule suivante : Q× t = c × d

Avec Q : la quantité de l’eau à traiter

t : le taux de traitement

c : la concentration

d : volume de la solution à verser

d=Q×t

C

d=1×2

2

d= 1 ml

et m= d×c

m= 1.10-3 × 2

m= 2.10-3 g

Soit p2 le prix de la chaux pour le traitement



P3=2.10−3 ×1300

1000

P3= 0,0026 Ar

soit PSF le prix du traitement par la sulfate ferrique plus chaux.

PSF = p3+p4

PSA= 0,0147 + 0,0026

PSF= 0,0173 Ar

8.3.4. Tableau récapitulatifs des coûts

Floculants SA Moringa SF

Prix pour traiter 1l d’eau brute

0,0163 Ar 0,16 Ar 0,0173 Ar

8.4. COMPARAISON DES PERFORMANCES DES FLOCULANT PAR LE TEST F

Comme déjà vu dans la première partie, le test F est fait pour comparer la performance

de 2 ou plusieurs méthodes différentes. Pour le réaliser il faut calculer quelques

paramètres tels que la moyenne, la variance et l’écart type.

8.4.1. Revues des résultats nouvellement expérimentées

La turbidité est le paramètre le plus important pour l’essai de floculation. Elle indique la

qualité de l’eau décantée. Elle sera donc utilisée pour la comparaison de la

performance avec le test F.

Lors de la réalisation du jar test dans le laboratoire, le premier test est fait pour trouver

les taux optimal des produits pour la floculation. Puis un deuxième test avec 3 béchers

avec le même taux, celui qui est trouvé dans le premier test, pour la vérification des

fidélités des résultats.



Résultat du jar test avec le sulfate d’aluminium

Taux de SA 8,5 8,5 8,5 8,5

Taux de CH 1

6taux de SA

1

6taux de SA

1

6taux de SA

1

6taux de SA

Turbidité en

NTU

2,71 2,58 2,59 2,68

Résultat du jar test avec la graine de moringa

Masse du

produit en g

0,04 0,04 0,04 0,04

Turbidité en

NTU

4,72 4,53 4,50 4,69

Résultat du jar test avec le sulfate ferrique

Taux de SF 3 3 3 3

Taux de CH 2

3taux de SF

2

3taux de SF

2

3taux de SF

2

3taux de SF

Turbidité en

NTU

2,31 2,34 2,39 2,40

8.4.2. Calcul des paramètres utiles pour la réalisation du test F

Les résultats vus dans la deuxième partie sont les moyennes de ces résultats vus

précédemment. Les calculs de variance et d’écart type seront réalisés avec des

formules statistiques simples.

La formule pour calculer la variance est la suivante :

var =∑ 𝒏𝒊×(𝒙𝒊)𝟐− (ẍ)𝟐

𝒊

∑ 𝒏𝒊𝒊

Pour le sulfate d’alumine



(Ƃ2)SA=(2,712+2,582+2,592+2,682) –(2,642)

4

(Ƃ2)SA= 5,23

Pour le moringa

(Ƃ2)mor=(4,722+4,532+4,502+4,692) –(4,612)

4

(Ƃ2)mor= 15,95

Pour le sulfate ferrique

(Ƃ2)SF=(2,312+2,342+2,392+2,402) –(2,362)

4

(Ƃ2)SF= 4,18

8.4.3. Comparaison des performances

Il s’agit ici de comparaison de multiples méthodes (3méthodes). La comparaison sera

fait deux par deux et à la fin d’en tirer la conclusion de la comparaison.

Comparaison entre sulfate d’alumine et le moringa

Calcule de F expérimental

Fexp=(Ƃ2)mor

(Ƃ2)SA

Fexp=15,95

5,23

Fexp= 3,05

Pour le F critique

On a nA= 4 et nB= 4, donc il faut chercher Fc(3 ;3) sur la table de Snédécor.

Sur la table Fc(3 ;3)= 9.28

Il est vue que Fexp < Fc



Donc il n’y a pas de différence considérable entre les performances de ces deux

méthodes.

Comparaison entre le moringa et le sulfate ferrique

Fexp=(Ƃ2)mor

(Ƃ2)SF

Fexp=15,95

4,18

Fexp= 3,82

Pour le F critique

On a nA= 4 et nB= 4, donc il faut chercher Fc(3 ;3) sur la table de Snédécor

Sur la table Fc(3 ;3)= 9.28

Il est vue que Fexp < Fc

Donc il n’y a pas de différence considérable entre les performances de ces deux

méthodes.

8.4.4. Conclusion de la comparaison

D’après ces résultats, il n’y a pas de différence considérable entre le sulfate d’alumine

et le moringa. C’est pareil pour la comparaison entre le sulfate ferrique et le moringa.

Alors sans faire la comparaison, on peut dire qu’il n’y a pas de grande différence entre

le sulfate d’alumine et le sulfate ferrique.

Pour conclure, du côté précision ces 3 floculants ont un peu près les mêmes

performances.



CHAP IX : TRAITEMENT DES RESULTATS

A partir des résultats traités dans les chapitres précedents, des analyse seront fait pour

évaluer les performances de ces floculants. Apres cela on peut faire leur comparaison

mutuels et d’en sortir des conclusions.

9.1. INTERPRETATIONS DES RESULTATS

Des tableaux résument la comparaison des performances de ces floculants. Mise en

évidence les divers avantages sur leurs utilisation.

9.1.1. Sur le traitement

D’après les résultats ces floculants sont tous utilisables dans l’industrie de traitement

des eaux potable. Mais il y a quand même des différences sur leur performance.

Tableau 14 résumé des comparaisons entre les floculants sur le traitement de l’eau

Moringa Sulfate d’alumine Sulfate ferrique

Coagulant naturel

efficace

Formation des

petits flocs

Faible résultat sur

l’abattement des

matières

organiques

Risque de

colmatage des

filtres

Coagulant

minéraux efficace

Formation des flocs

moyens

Bon résultat sur

l’abattement des

matières

organiques

Faible risque de

colmatage des

filtres

Coagulant

minéraux très

efficaces

Formation des gros

flocs

Très bons résultat

sur l’abattement

des matières

organiques

Beaucoup de risque

de colmatage des

filtres



Aucun taux

d’aluminium

résiduel

Donne une eau

limpide après

traitement

Présence de flocs

non décantables

Temps de

décantation un peu

prolongée

Taux d’aluminium

résiduel élevé

Donne une eau

limpide après

traitement

Présence de

quelques flocs non

décantable

Temps de

décantation

moyenne

Sans taux

d’aluminium

résiduel

Donne une eau

limpide après

traitement

Temps d’apparition

des flocs plus vite

Aucun flocs non

decantable

Temps de

décantation rapide



9.1.2. Sur le plan économique

Apres analyse des différences sont aussi constatées sur le plan économique. Tenant

compte de leurs prix et de leur impact sur les infrastructures de traitement, ces

différences sont considérables.

Tableau 16 résumé des comparaisons entre les floculants sur le plan économique

Moringa Sulfate d’alumine Sulfate ferrique

Réactif bon marché

Ne nécessite pas

d’autres produits

pour clarifier l’eau

Durée de traitement

longue

Cout d’entretient

des filtres moyens

Réactif peu cher

Nécessite d’autre

produit pour clarifier

l’eau


moyen

Cout d’entretien

des filtres moyens

Réactif cher

Nécessite d’autre

produit pour clarifier

l’eau


minimum

Cout d’entretient

des filtres risque

d’être élevé due à

la formation des ros

flocs

.



9.2. ETUDE DE LA PERIODE DE MAXIMUM DE PERFORMANCE DES FLOCULATEURS ETUDIES

Nous avons collecté les données de la JIRAMA de la variation mensuel de la turbidité

(paramètre que nous avons choisie comme critère de performance des floculants) de

l’eau brute. On a démontré au cours de notre étude que les floculants cherchent à faire

diminuer la turbidité.

Recueille de résultat de turbidité d’eau brute au cours des années 2014 et 2015au sein

du JIRAMA Mandroseza.

Tableau 17 résultats de jar test obtenus par le JIRAMA au cours de l'année 2014

Année

2014

Janvier Février mars Avril Mai Juin

Turbidité

en NTU

64,10 25,00 20,00 11,50 10,70 9,94

Année

2014

Juillet Aout septembre Octobre novembre Décembre

Turbidité

en NTU

6,00 7,80 16,30 16,50 19,70 31,12

Tableau 18 résultats de jar test obtenus par le JIRAMA au cours de l'année 2015

Année

2015

Janvier Février mars avril Mai Juin

Turbidité

en NTU

55,60 33,00 14,60 12,50 31,50 10,01



Année

2015

Juillet Aout septembre octobre novembre Décembre

Turbidité

en NTU

8,20 10,50 21,60 22,80 28,60 30,80

Certaines périodicités sont vues sur ces tableaux. On peut classer sous trois zones de

turbidité (basse turbidité, turbidité moyenne et haute turbidité).

On remarque que les hautes turbidités sont situées dans les périodes de pluie. Vers les

mois de novembre, décembre et janvier.

Vers les mois de juillet, aout et septembre on voit des baisses de turbidité.

Pour les restes des mois de ces années, les turbidités sont moyennes.

Conclusion sur la comparaison de ces floculants

D’après ce qu’on a vu sur les résultats sur la partie précédente, toutes ces floculants

sont utilisables pour le traitement d’eau potable. Les analyses de l’eau décantée après

les traitements montre les satisfactions des normes de comestibilité sur le territoire

Malagasy.

Les résultats des analyses ont aussi montré des différences sur la performance de ces

floculants. L’un a des avantages sur la qualité de l’eau traité, les autres ont des

0

10

20

30

40

50

60

70

MOIS JANV FEV MAR AVR MAI JUIN JUIL AOUT SEP OCT NOV DEC

Variation mensuelle de la turbidité de l'eau brute

ANNEE 2014

ANNEE 2015



avantages sur la facilité de la manutention. Il y en a ceux qui sont bon marché que les

autres.

Dans toutes les industries ce que l’on cherche c’est d’avoir le maximum de bénéfice. Et

cela tout en conservant la satisfaction des besoins des clients. C'est-à-dire fournir une

quantité suffisante et respecter la norme de qualité des produits. En considérant le

rendement pour l’usine et la satisfaction des clients, ces trois floculants peuvent être

utilisés successivement pendant les mois de l’année.

Le réactif le moins cher, le grain de moringa, peut être utilisé pendant les mois ou la

turbidité est basse. C'est-à-dire des turbidités inférieures à 10,7 NTU. Sur le recueil, ils

sont situés en mois de juin, juillet et aout. Il n’est pas nécessaire d’utiliser des floculants

comme les sulfate d’alumine pour rendre claire l’eau. Une petite quantité de poudre de

graine de moringa est suffisante pour le traitement.

Le sulfate d’alumine plus chaux, le seul utilisé par le JIRAMA actuellement, s’utilise le

mieux dans les zones ou la turbidité est moyenne. Dans les mois de février, mars, avril,

septembre et octobre sur l’historique des turbidités. Comparer avec la graine de

moringa, il serait avantageux de les utiliser sur la qualité de l’eau décantés et sur le prix

du traitement. Il faut une quantité plus importante de poudre de graine pour arriver à

atteindre la norme de qualité. D’où l’augmentation de prix de production.

Pour le reste de l’année, à la saison de pluie, il est préférable d’utiliser le floculant le

plus forte. Il sera plus rentable d’utiliser le sulfate ferrique en mois de novembre,

décembre et janvier. Les eaux de pluie qui tombe perturbe l’eau du lac et entraine une

augmentation importante de turbidité. Pouvant aller jusqu’à 65 NTU. Pour garder la

qualité de l’eau tout en considérant le prix du traitement, le sulfate ferrique est la

meilleure solution pendant cette période.



Ce tableau résume les périodes de préférence d’utilisation de ces floculateurs.

janvier Février Mars Avril Mai juin

Juillet Aout septembre Octobre Novembre decembre

Utilisation de sulfate ferrique de

préférence

Utilisation de sulfate d’alumine de

préférence

Utilisation de graine de moringa de préférence



CHAP X : DISCUTION ET PERSPECTIVE

10.1. DISCUSSION

L’eau traitée à partir de la poudre de graine de moringa suit la norme de potabilité de

l’eau. La poudre de graine de moringa peut être un moyen de traitement de l’eau car il

possède des propriétés floculantes permettant de clarifier les eaux turbides.

Les potentialités de la poudre de graine de moringa sont vérifiées. Le reste de travail

consiste à donner une possibilité d’utilisation de la graine en considérant les aspects qui

devront être pris en compte pour recommander des études ultérieures.

La majorité des familles rurales vivent de l’agriculture. Les contextes locaux pour

l’usage de cette technique y sont favorables. L’approvisionnement en graine ne devra

pas constituer un problème car il suffit de cultiver l’arbre.

Le sulfate d’aluminium est l’un des meilleures solutions pour la clarification à grande

échelle de l’eau. La qualité de l’eau traitée par ce floculant suit la norme de

consomabilité à Madagascar.

Son prix est comparable et compétitif face aux autres produits. En considérant prix et

qualité de traitement, il est de loin le meilleur produit pour la clarification de l’eau à

grande échelle dans certains cas.

L’eau décantée après les traitements avec le sulfate ferrique a la meilleure qualité que

l’eau traitée avec les autres produits. Sans passer par la filtration, sa turbidité est déjà

meilleure et satisfait la norme de potabilité.

Son prix un peu plus élevé que les autres est le seul inconvénient. Mais dans certain

cas le prix de traitement est plus bon marché que les autres. Il nécessite aussi des

produits de rectification comme la chaux.

Son temps de réaction est le plus vite de tous. La vitesse de décantation est le plus bref

grâce à la formation des gros flocs. Ceci provoque la possibilité de produire une grande

quantité d’eau potable.



10.2. PERSPECTIVE

Nous formulons les propositions suivantes

a) pour encourager l’utilisation de la poudre de graine de moringa.

Revoir les conditions dans lesquelles le poudre de graine de moringa est

économiquement compétitif. Le floculant doit être suffisamment bon marché et

aussi rentable à produire pour les agriculteurs.

Créer des réseaux de commercialisation.

Améliorer la technologie de transformation des graines, de conservation de la

poudre.

Créer des systèmes de traitement à grande échelle.

Standardiser le produit.

Stériliser le produit.

b) pour l’utilisation du sulfate d’aluminium

Offrir des offres d’achat auprès des fournisseurs de produits chimiques afin

d’avoir le prix le plus bas.

Réaliser des collaborations avec les grandes écoles et les facultés des sciences.

Cette collaboration consiste à lancer des recherches sur la faisabilité de

fabrication locale de sulfate d’aluminium. Ceci peut réduire considérablement le

prix de ce produit.

Au sein de l’industrie de traitement d’eau, faire une formation sur la manutention

du produit. Renseigner les ouvriers sur les impacts des produits de traitement sur

la santé. Et leur conseiller de porter des équipements de protection.

c) pour le sulfate ferrique

Revoir les conditions dans laquelle l’utilisation du sulfate ferrique comme

floculant est économiquement rentable.

Faire des études bien détaillées des impacts d’utilisation de ce produit sur les

ouvriers que sur l’environnement. Ensuite en sortir les manuels d’utilisation de ce

produit. Les mesures à prendre lors de son manutention.

Création de nouvel emploi, car la fabrication du sulfate ferrique est assez simple.

Les matières premières sont faciles à trouver. Donc la fabrication locale est

envisageable.


CONCLUSION

En se référant sur les donnée bibliographiques que nous avons collecté, les résultats

des travaux que nous avons effectués au laboratoire nous permettent de dire que le

sulfate ferrique, la poudre de graine de moringa peuvent aussi être utilisés dans le

traitement des eaux potables comme le sulfate d’alumine.

Nous avons vu que les suspensions des particules colloïdales sont les vrais problèmes

dans la purification de l’eau. Ils sont les responsables de la turbidité élevée de l’eau. En

plus ils sont difficiles à éliminer. Les traitements physiques comme la décantation ou la

filtration sont nécessaires mais sont pas suffisants pour leurs enlever ces particules

colloïdales dans l’eau. Il est inévitable de faire appel à des produits appelés floculants

pour régler ce problème. Nous avons vu en premier lieu qu’il y a pas mal de nombre de

ces produits. Il y en a des produits naturels et des autres synthétiques. On peut dire que

le sulfate ferrique, le sulfate d’alumine et la poudre de graine de moringa sont parmi les

plus efficaces de ces produits floculants.

L’objectif pour les travaux de recherche est de voir les problèmes, ensuite d’apporter

les meilleures solutions pour les régler. Dans la potabilisation de l’eau, il est nécessaire

de faire les essais des produits que l’on va utiliser. Le JAR TEST est une méthode

spécifique pour le traitement des eaux. Il permet avant tout de connaitre la dose

optimale des produits, de rendre en évidence les différentes critères de performance

telle que la turbidité, le Ph. D’après les résultats obtenus dans la deuxième partie, ces 3

floculants sont efficaces pour potabiliser l’eau. Les eaux traitées à partir de ces produits

peuvent satisfaire aux normes de consommabilité.

D’après les résultats d’expérimentation, on peut comparer les performances de ces 3

produits. Il faut tenir compte de différents points de vu pour la comparaison. Y en a

parmi eux ceux qui ont des avantages sur le plan technique, les uns sur le plan

économique et les autres sur le plan environnemental. Mais le paramètres de l’eau

brute à traiter varient beaucoup tout au long de l’année. Ces 3 produits peuvent être

utilisés consécutivement dans une année, suivant la période de préférence de leur

utilisation. Ceci permet d’économiser une forte somme d’argent pendant cette année.

L’accès à l’eau potable est encore difficile pour de nombreuse personne à Madagascar.

Même pour des habitants de la capitale. Ce pays est par contre très riche en eau. Les


matières premières pour les produits de traitements sont tous disponible et en quantité.

Les personnes qui ont des capacités de concevoir et de réaliser ce genre d’usine ne

manque pas. Sans compter les jeunes diplômés venant des grandes écoles et faculté. Il

est évidant que le développement d’un pays peuvent se reposé sur l’industrialisation.

Alors pourquoi le gouvernement à Madagascar n’a pas pensé à réaliser des

programmes d’aides pour les techniciens en leur donnant des aides pour les projets

qu’ils veulent entreprendre.


REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

[1] ARMELLE DE SAINT SAUVEUR (2001). L’exploitation du Moringa dans le monde :

état de connaissance et défis à relever. PROPAGE

[2] CABANA Hubert, (2011), « La coagulation, la floculation et l’agitation : usine de

traitement des eaux potables »

[3] Cahier pédagogique de l’Etablissement du Ministère chargé du développement

durable, (2010), « L’alimentation en eau potable »

[4] Cap sciences, (2006) « Le fer et l’acier »dossier enseignant :Voyage en industries

[5] Décret n°2003/464 du 15/04/03 – portant sur la classification des eaux de surface et

réglementation des rejets d’effluents liquides.

[6] DEGREMONT Lavoisier (1998). Memento technique de l’eau. Tome I

[7] DESJARDINS R,1997 : « Le traitement des eaux ». Édition de l’Ecole Polytechnique

de Montréal, 304pp

[8] Dictionnaire encyclopédique des sciences de l’eau, Ediscience International, Paris,

1998.786p.

[9] Fondation de l’eau potable sûre, (2011), « Traitement des eaux conventionnel :

coagulation et filtration »


[10] LEVIEL Roger, 1974, mémento technique de l’eau. Technique et documentation.

Paris

[11] MISTY E. (1999). Traitement des eaux usées. Tome I. Paris

[12] RAKOTOSON Falitiana. Contribution à la valorisation des graines de Moringa :

traitement des eaux. Pour l’obtention du diplôme d’ingénieur. Filière Génie chimique.

2007

[13] RALINIRINA Holisoa Rantsaniaina, (2013) « Contribution à l’etude de la

valorisation des minerais de fer : synthese des ferrates et de sulfate ferrique appliquées

dans le traitement des eaux », mémoire de fin d’etude en vue d’obtentionndu diplôme

d’etude approfondie en Chimie appliqué à l’industrie et à l’environnement. Université

déAntananarivo. Ecole supérieure Polytechnique.

[14] RANDRIANASOLO Urbain Thomas, (2014) « contribution à l’etude d’un

dimentionnement adequat et normalisé des installations de traitement des eaux d’un

futur abattoir à Tamatave en vue d’une exportation » mémoire d’ingeniorat, Athénée

Saint Joseph Antsirabe

[15] RAZAFIMAHEFA A Johnny et RAZAFINDRAMBOA B Erick, (2013)

« Caractérisation et étude du traitement des pyrites de Betaitra, d’Ambalanjanakomby

et d’Antalaha », Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur.

Université déAntananarivo. Ecole supérieure Polytechnique

[16] RAZANABARY E. V., RANDRIAMIHAJA G. M.J: “clarification des eaux par les

grains de Moringa Oléifera”. Mémoire de fin d’étude pour l’obtention du diplôme

d’ingénieur. Filière Génie chimique. 1994

[17] VILAND M.,Montiel A, 2002 : « Les différentes étapes du traitement de l’eau pour la

rendre potable », 60pp


REFERENCE WEBOGRAPHIQUE

[18] Galleries Minerals, (2013), « The mineral pyrite »

www://gallerie.com/minerals/sulfide/pyrite.htm 2016

[19] http://www.nutrition-luzerme.org mars 2016

[20] http://www.olympiades-chimie.fr 2008

[21] http:/fr.wikipedia.org/coagulation flocculation mise à jour en février 2016

[22] http:/fr.wikipedia.org/sulfate d’alumine fevrier 2016

[23] http:/fr.wikipedia.org/sulfate ferrique.fr mise à jour en février 2016

[24] http:/www.moringanews.org/acts/foidl_fr.doc

[25] http:/www.moringanews.org/documents/grandeurnature.doc mars 2016

[26] http:/www.tierranostra.orgue mars 2016

[27] Olympiade, (2008) « Traitement de l’eau brute pour la rendre potable »

http://www.nutrition-luzerme.org/

http://www.olympiades-chimie.fr/

RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina Page A

ANNEXE A : Mode opératoire des analyses physico-chimique

Ammonium : Méthode colorimétrique.

L’ammoniaque traduit en général la dégradation incomplète des matières organiques

présentes dans l’eau et peut avoir pour origine les matières végétales , les matières

organiques animales et (ou) humaines , les rejets industriels(engrais – textiles)

En milieu alcalin et en présence de nitroprussiate, qui agit comme un catalyseur, les

ions ammonium traités par une solution d’hypochlorite de sodium et de phénol donne

du bleu d’indophénol susceptible d’un dosage colorimétrique.

Toute la verrerie doit être lavée avec une solution d’acide chlorhydrique à 5%, rincée à

l’eau désionisée ou fraîchement distillée.

Eau à analyser 50ml + 2ml de solution de phénol + 2ml de solution de nitroprussiate

+5ml de solution oxydante

Agiter énergiquement et laisser reposer 1HEURE

Lecture à 640nm donne directement NH4+ mg/l = C°

Nitrates : Méthode colorimétrique.

Les nitrates sont réduits en nitrites par du cadmium traité au sulfate de cuivre.

Les nitrites produits, donnent avec l’amino-4 benzène sulfonamide un composé

diazoïque qui couplé avec N-(Naphtyl-1) diamine 1,2 éthane donne un complexe rose

susceptible d’un dosage colorimètrique à λ = 540nm

-Eau à analyser 50ml + HCl ou NaOH 3N pour avoir pH entre 7 et 9 +1,25ml de solution

tampon concentrée

-Percoler l’échantillon à travers la colonne à Cd à un débit de 7 à 10ml/min. Jeter les 25

premiers ml de l’échantillon, récupérer le reste + réactifs coloré laisser reposer 15mn.

Lecture à 540nm donne N NO3- + N NO2-) NO3- mg/l = N NO3- x 4,43

Nitrites : Méthode colorimétrique.

En milieu acide (pH : 1,9) la diazotation de l’amino-4 benzène sulfonamide par les

nitrites en présence du déchlorhydrate de N – (naphtyl 1) diamino-1,2 éthane donne un

complexe rose susceptible d’un dosage colorimétrique à λ = 540nm.

Eau à analyser 50ml+ 1gouttes H3 PO4 + 1 ml de réactif coloré

laisser reposer 15mn.

RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina Page B

Lecture à 540nm donne N NO2-) NO2- mg/l = N NO2- x 3,29

Chlorures : Méthode de Mohr (volumétrique)

Le nitrate d’argent précipite les chlorures sous forme de AgCl2. La fin de la réaction est

repérée par l’apparition de la teinte rouge brique du chromate d’argent (début du

virage).

-Prélever 100ml d’eau à analyser.

-Ajouter 3 à 5gouttes de K2CrO4.

Titrer avec avecAgNO3 jusqu’au virage au rouge brique. Soit V le volume de AgNO3

versé : Cl- en mg/l = Vml x 35,5

Dosage du fer total

En milieu ammoniacal, le diméthylglyoxime donne en présence du fer Fe2+, un

complexe de coloration rose dont l’intensité est fonction croissante de la concentration.

-Prélever 100 ml d’eau

-Ajouter 1jauge de dithionite de sodium. Agiter jusqu'à dissolution du réactif. -Ajouter 16

à 20 gouttes ( 2ml ) de diméthylglyoxime. Agiter. Attendre 2 mn. -Ajouter encore 16 à 20

gouttes ( 2ml ) d’ammoniaque. Agiter. Attendre 2 mn.

-Comparer la couleur de cette solution avec celle des plaquettes étalons. Lire la teneur

en fer correspondante en mg/l.

Dosage des matières organiques

L’opération consiste à mesurer en milieu alcalin, la quantité d’oxygène enlevée au

permenganate par les matières organiques d’origine animale ou végétale contenues

dans une eau.

Prélever 100 ml d’eau à analyser,

Ajouter 5 ml de NaHCO3 saturé, porter à l’ébullition.

Ajouter 10 ml de KMnO4 N/80 , porter à l’ébullition pendant 10 mn.

Laisser refroidir, ajouter 5 ml de H2SO4 ½ et 10 ml de Sel de Mohr 5 g /l.

Titrer avec KMnO4 N/80 jusqu'à l’apparition d’une coloration rose persistante

Soit V1 le volume de KMnO4 versé pour ce dosage.

Recommencer les mêmes opérations avec de l’eau distillée.

Soit V2 le volume final versé.

RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina Page C

L’oxydabilité des matières organiques au permanganate, exprimée en mg/l d’oxygène,

est égale à V1-V2.

Hydrotimétrie ou dureté méthode au complexon III

Les Ca2+ et Mg2+ sont amenés à former un complexe par le sel disodique de l’E.D.T.A.

ou Acide Ethylène Diamine Tétraacétique

La disparition des dernières traces d’éléments libres à doser est décelée par le virage

d’un indicateur spécifique de la dureté totale : le noir d’ériochrome T. La méthode

permet de doser la somme des ions calcium et magnésium.

Prélever 100ml d’eau à analyser

Ajouter 2ml de tampon TH + quelques gouttes de NET (TH)

NaOH 3N + quelques cristaux de Patton et Reeder (THCa)

Doser avec la solution de complexon III jusqu’au virage du rouge vineux au bleu-vert.

Vérifier qu’une goutte de complexon ne produit plus de tache bleu-vert.


Si V est le volume de l’E.D.T.A. versé pour une prise d’essai de 100 ml,

a°/ La dureté totale, exprimée en °F = Vml

b°/ La dureté calcique, exprimée en °F = Vml (1°F en Ca =4mg/l et 1°F en Mg

=2,43mg/l)

c°/ La dureté magnésienne est la différence de a° - b°

Titre alcalimétrique complet et titre alcalimétrique

Ces déterminations sont basées sur la neutralisation d’un certain volume d’eau par un

acide minéral dilué, en présence d’indicateur coloré.

Prélever 100 ml d’eau à analyser dans un bécher

Ajouter 2 à 3 gouttes d’hélianthine (jaune pour TAC)

Titrer avec H2SO4 N/50 en agitant constamment jusqu'à - l’obtention du virage jaune à

orange (TAC)


TAC = V ml H2SO4 N/50 (°F) (1°F en TAC = 12,2mg/l en HCO3-)

RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina Page D

ANNEXE B : Mode opératoire des analyses bactériologiques

L’échantillon devrait être traité avec précaution et a été mis dans des flacons en

matière plastique, stérilisé.

Ensuite, elle subit une filtration au travers une membrane. Cette membrane ait

comme un tamis, elle possède des mailles suffisamment petites (0.45 mic metre) pour

empêcher aux germes de la traverser.

La membrane contenant les germes en surface est après placée sur un milieu

nutritif dans une boite de pétri et l’ensemble est incubé en une étuve thermostatique à

la température idéale de développement.

A la fin les colonies sont identifiées et dénombrées.

RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina Page E

ANNEXE C : Normes sur les eaux potables

NORME DE POTABILLITE MALAGASY

Paramètre organique Norme

Odeur Absence

Couleur Incolore

Saveur désagréable Absence

Paramètre physique Unité Norme

Température °C INF 25

Turbidité NTU INF 5

Conduction électrique INF 3000

Ph 6,5-9,0

Paramètre chimiques Unité Norme

MINIMA MAXIMA

ADMISSIBLE

ELEMENTS NORMAUX

Calcium mg/l 200

Magnésium mg/l 50

Chlorure mg/l 250

Sulfate mg/l 250

Oxygène dissout % de % 75

RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina Page F

saturation

Dureté TH mg/l en CaCO2 500

ELEMENT INDESIRABLES

MATIERES ORGANIQUES Unité 2 (milieu

Alcalin)

3 (milieu Acide)

Chlorure libre mg/l 2

Ammonium mg/l 0.5

Nitrile mg/l 0.1

Azote total mg/l 2

Manganèse mg/l 0.05

Fer total mg/l 0.5

Phosphore mg/l 5

Zinc mg/l 5

Argent mg/l 0.01

Cuivre mg/l 1

Aluminium mg/l 0.20

Nitrate mg/l 50

Fluor mg/l 10.5

Baryum mg/l 1

RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina Page G

ELEMENTS TOXIQUES

Arsenic mg/l 0.05

Chrome total mg/l 0.05

Cyanure mg/l 0.05

Plomb mg/l 0.05

Nickel mg/l 0.05

Polychloro-biphenyl PCB mg/l 0

Cadmium mg/l 0.005

Mercure mg/l 0.001

GERMES PATHOGENES ET INDICATEURS DE POLLUTION FECALE

Coliforme totaux 0/100 ml

Streptocoques fécaux 0/100 ml

Coliformes thermo-tolérants (E.COLI) 0/100 ml

Clostridium sulfito-réducteur INF 2/20 ml

RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina Page H

ANNEXE D : Production d’eau potable en usine

Le procédé de traitement d’eau potable n’est pas du tout très difficile. Il demande juste

aux responsables de production de bien suivre l’évolution des états de l’eau brute. Et

lors du versement des produits de s’assurer l’exactitude de dose de versement.

Chaine de traitement Coagulation Floculation Décantation Filtration Stérilisation Neutralisation

La coagulation floculation

La coagulation est toujours la première étape d’un traitement physico-chimique.

La coagulation est un processus qui consiste à neutraliser les charges portées par les

substances colloïdales ou dissoutes indésirables à l’aide d’un produit chimique de

charge opposée, appelé coagulant, afin de faciliter leur agglomération en flocons

décantables ou filtrables. Le coagulant peut être introduit dans un bassin de mélange

rapide ou dans un mélangeur statique en ligne qui génère tous deux une violente

agitation au point d’injection.

Mise en œuvre de la coagulation

La neutralisation des colloïdes étant le principal but à atteindre au moment de

l’introduction du coagulant, il importe de diffuser au plus vite le réactif utilisé.

En effet le temps de coagulation est extrêmement court et l’utilisation optimale du

coagulant demande que la neutralisation des colloïdes soit totale avant qu’une partie du

coagulant ait commencé à précipiter. On utilise parfois pour le mélange des réactifs, la

seule turbulence crée per un déversoir mais il est souhaitable de disposer d’un système

permettant ce mélange rapide, système appelé mélangeur rapide ou coagulateur, et

capable de créer un gradient de vitesse compris entre 100 et 1000 s.

La floculation est l’étape de traitement qui suit la coagulation. Elle vise à favoriser la

croissance de flocs par une agitation lente et prolongée de l'eau provenant des bassins

de coagulation. Elle est réalisée dans un bassin pourvu d’une unité mécanique

d’agitation.

La floculation doit obligatoirement être réalisée avant l’étape de clarification et peut être

aussi utilisée avant une filtration directe.

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La décantation

La décantation physico-chimique permet la séparation solide-liquide désirée. Elle doit

obligatoirement être précédée d'une coagulation et d'une floculation en plus d’être suivie

d'une filtration. L’étape de décantation est nécessaire lorsque la charge de l’eau brute est trop

élevée pour permettre l’usage d’une filtration directe sans provoquer le colmatage trop rapide

des filtres.

La décantation physico-chimique peut être utilisée pour réduire les impuretés d’origine

particulaire (turbidité) et/ou dissoutes (couleur vraie ou COT, fer, sulfures, arsenic

valence 5, dureté, etc.). Les matières dissoutes doivent préalablement avoir été

précipitées et/ou adsorbées à un floc de coagulant. La plupart des procédés de

décantation implantés au Québec sont de type « dynamique », ces procédés ont fait

leur preuve en eau froide et sont brevetés. Dans la majorité des cas, la floculation est

intégrée au procédé de décantation.

La filtration La filtration est la barrière ultime et obligatoire de la filière de traitement des eaux dans

la majeure partie des cas. Elle vise à réaliser ou à compléter, à travers un lit filtrant, la

réduction des particules en suspension, des coliformes, des virus, des parasites ainsi

que la turbidité. Sans elle, plusieurs filières de traitement ne pourraient obtenir de

crédits pour l’enlèvement des virus et des kystes de protozoaires. Les filières de

traitement incorporant une filtration peuvent être de type physico-chimique, physique,

biologique ou adsorptive.

La neutralisation et stérilisation

En raison de la présence occasionnelle de germes (Entérocoques, Escherichia Colis)

l’injection d’hypochlorite de sodium existante sera conservée pour assurer ainsi une

désinfection de l’eau distribuée dans le réseau. La chloration sera maintenue à 0,3 mg/l

comme l’impose le plan Vigipirate en place. L’injection du chlore, là encore, sera

effectuée directement dans la conduite à l’aide d’une pompe doseuse et à partir d’un

bac de 60 litres. Cette désinfection à l’eau de javel sera asservie au débit entrant.

Le risque d’une contamination par des oocystes de cryptosporidium et de giardia est

possible sur une ressource superficielle comme la prise d’eau sur la Lladure, d’autant

plus que ce type de pollution bactériologique a déjà été observé. Les services de la

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DDASS prêtent de plus en plus d’attention à ce paramètre bactériologique et impose un

traitement puissant lorsque des présomptions de présence sont découvertes. En effet

ces protozoaire sont remarquablement résistants à beaucoup de désinfectants (incluant

le chlore) et seuls des traitements plus puissant comme l’injecton d’ozone ou le

passage sur lampe UV sont efficaces.

Dans ces citernes, à part le stockage il y aussi les désinfections par NaClO et la

neutralisation par la chaux.

TABLE DES MATIERES

SOMMAIRE……………………………………………………………………………………….i

REMERCIEMENT……………………………………………………………………………….ii

GLOSSAIRE ……………………………………………………………………………………iv

LISTE DES SYMBOLES………………………………………………………………………..v

LISTE DES ABREVIATIONS……………………………………………………………........vi

LISTE DES TABLEAUX…………………………………………………………………….…vii

LISTE DES FIGURES……………………………………………………………………...…viii

LISTE DES PHOTOS………………………………………………………………………..…ix

INTRODUCTION……………………………………………………………………………….1

PARTIE I

1.1. PLACE DE LA FLOCULATION DANS LE TRAITEMENT DES EAUX ........................................... 3 1.1.1. Représentation de la place de la floculation [2] ........................................................................ 3

1.2. STRUCTURE DES COLLOÏDES ..................................................................................................... 3 1.2.1. Colloïdes dans l’eau brute [7] .................................................................................................... 3 1.2.2. Quelques ordres de grandeurs .................................................................................................. 4 1.2.3. Stabilité des suspensions colloïdales[7] .................................................................................... 5 1.2.4. Théorie de la double couche[2], [7] ........................................................................................... 7

1.3. ACTION DES AGENTS COAGULANTS ET FLOCULANTS .......................................................... 9 1.3.1. Définitions [2] ............................................................................................................................. 9 1.3.2. Phénomène de coagulation[2], [6], [9]..................................................................................... 10 1.3.3. Stratégies théoriquement possibles [6] ................................................................................... 11 1.3.4. Principe de la floculation[9], [10] ............................................................................................. 13

Rôle du pH .................................................................................................................................................. 13 Rôle du TITRE ALCALIMETRIQUE COMPLET ouTAC .................................................................. 14

2.1. LES SELS METALLIQUES ............................................................................................................ 15 2.1.1. Les sels d’aluminium[6], [9], [10], [22] ..................................................................................... 15 2.1.2. Les sels de fer[4], [13], [15], [23] ............................................................................................. 17

2.2. LES FLOCULANTS DE TYPES POLYMERES [5], [11]................................................................ 18

2.3. LES COAGULANTS D’ORIGINE NATURELS [1] ......................................................................... 19 2.3.1. Extrait de graines de Moringa olfeira[16]................................................................................. 19 2.3.2. Autres coagulants naturels[27] ................................................................................................ 20

3.1. TRAVAUX EFFECTUES SUR LES PROBLEMES DE TRAITEMENTS DES EAUX .................... 22

3.2. CARACTERISTIQUES MISE EN EVIDENCE DANS CES OUVRAGES ....................................... 23

4.1. DESCRIPTION DE LA METHODE D’EVALUATION COMPARATIVE DE LA PERFORMANCE

DE DEUX METHODES D’UN MEME TRAITEMENT [10].......................................................................... 24

4.2. ETUDE DES PARAMETRES OPERATOIRES POUVANT CARACTERISER LA

PERFORMANCE D’UNE METHODE DE FLOCULATION ........................................................................ 25 4.2.1. Etat final de la turbidité de l’eau après floculation [21] ......................................................... 25 4.2.2. pH et alcalinité de l’eau (alcalinisation) [8] .............................................................................. 26

5.1. METHODOLOGIE DE L’ETUDE EXPERIMENTALE ..................................................................... 29

5.2. OBJECTIF DE L’ETUDE ................................................................................................................ 29

6.1. PREPARATION DU SULFATE D’ALUMINE ................................................................................. 30 6.1.1. Dans le laboratoire .................................................................................................................. 30 6.1.2. Dans l’usine ............................................................................................................................. 31

6.2. PREPARATION DU MORINGA [14], [24] ...................................................................................... 32

6.3. PREPARATION DU SULFATE FERRIQUE [18], [23] ................................................................... 34

7.1. LE JAR TEST .................................................................................................................................. 35 7.1.1. Principe .................................................................................................................................... 35 7.1.2. Matériels nécessaires .............................................................................................................. 35 7.1.3. Expression des résultats ......................................................................................................... 35 7.1.4. Mode opératoire ...................................................................................................................... 37

7.2. METHODES DES MESURES DES PARAMETRES DE QUALITE D’EAU ................................... 37 7.2.1. mesure de la turbidité .............................................................................................................. 37 7.2.2. dosage du fer total ................................................................................................................... 38 7.2.3. dosage des matières organiques ............................................................................................ 39 7.2.4. Titre alcalimétrique complet et titre alcalimétrique .................................................................. 40

7.3. RESULTATS DU JAR TEST EFFECTUES SUR LES FLOCULANTS A COMPARER ................ 41 7.3.1. Les paramètres de l’eau brute à traiter ................................................................................... 41 7.3.2. Résultat obtenue avec le sulfate d’alumine avec chaux ......................................................... 41 7.3.3. Résultat obtenu avec le moringa oleifera ................................................................................ 45 7.3.4. Les résultats obtenus avec le sulfate ferrique ......................................................................... 49

8.1. ETUDE DES IMPACTES ENVIRONNEMENTAUX ........................................................................ 51 8.1.1. Impacts environnementaux sur l’utilisation de moringa .......................................................... 51 8.1.2. Impacts environnementaux sur l’utilisation de sulfate d’alumine ............................................ 52 8.1.3. Impacts environnementaux sur l’utilisation de sulfate ferrique................................................ 52

8.2. CONFRONTATION AVEC LES NORMES DE QUALITE DES EAUX .......................................... 52

8.3. PRIX DES REACTIFS ..................................................................................................................... 54 8.3.1. Prix du sulfate d’alumine ......................................................................................................... 54 8.3.2. Prix du moringa oleifera........................................................................................................... 56 8.3.3. Prix du sulfate ferrique............................................................................................................. 56 8.3.4. Tableau récapitulatifs des coûts .............................................................................................. 58

8.4. COMPARAISON DES PERFORMANCES DES FLOCULANT PAR LE TEST F.......................... 58 8.4.1. Revues des résultats nouvellement expérimentées ................................................................ 58 8.4.2. Calcul des paramètres utiles pour la réalisation du test F ...................................................... 59

8.4.3. Comparaison des performances ............................................................................................. 60 8.4.4. Conclusion de la comparaison ................................................................................................ 61

9.1. INTERPRETATIONS DES RESULTATS ....................................................................................... 62 9.1.1. Sur le traitement ...................................................................................................................... 62 9.1.2. Sur le plan économique ........................................................................................................... 64

9.2. ETUDE DE LA PERIODE DE MAXIMUM DE PERFORMANCE DES FLOCULANTS ETUDIES 65

10.1. DISCUSSION .............................................................................................................................. 69

10.2. PERSPECTIVE ........................................................................................................................... 70

CONCLUSION…………………………………………………………………………………71

BLIOGRAPHIE……………..………………………………………………………………….72

ANNEXE A ……………………………………………………………………………………A

ANNEXE B ……………………………………………………………………………………D

ANNEXE C ……………………………………………………………………………………E

ANNEXE D ……………………………………………………………………………………H

Auteur : RAFALIHERY Nomena Tiana Mamy Nirina

Adresse : lot VQ 21 Ter G Mandroseza

Télephone : 034 63 808 48

Titre : « Contribution à l’étude comparative de performances de quelques floculateurs en vue de production d’eau potable »

Nombres de pages : 75

Nombre de tableaux : 17

Nombre de figures : 12

Nombres de photos : 13

Nombre d’annexes : 4

Résume

Le moringa est un arbuste très abondant à Madagascar. Par ailleurs, elle présente de nombreuse application dont un fait l’objet de ce mémoire. Les matières premières pour les synthèses des sulfates ferriques et sulfates d’alumines ne manquent non plus dans ce pays.

Leurs performances en domaine de traitements des eaux potables sont plus que satisfaisantes. Les paramètres des eaux traitées suivent les normes de consommabilité. Par contre il faut bien voir les périodes de préférence de leurs utilisations.

Madagascar est un Pays riche en eaux, riche en matières premières pour les synthèses des produits de traitement de l’eau. L’accès à l’eau potable ne devrait pas être un problème pour la majorité de la population Malagasy.

Mots clés : moringa, sulfate ferrique, sulfate d’alumine, jar test, turbidité, norme de consommabilité, traitement des eaux potables.

Absract

The moringa is very aboundant shurb in Madagascar. It also has numerous applications, one of whicht is the object of this memory. The raw materials for the synthesis of ferric sulphates and aluminas sulphates are also lacking in this country.

Their perormance in the field of drining water treatment is more than satisfactory. The parameters of the treate water follow the standards of consumption. We must clearly see the periods of their uses.

Madagascar is a country rich in water, rich in raw materials for theb synthesis of water teatment products. Access to drinking water should not be a problem for the majority of the Malagasy population.

Keyworlds : moringa, ferrous sulphate, alumina sulphate, turbidity, jar test, consumption standard, drinking water treatment.

Encadreur : RAKOTOARIVONIZAKA Ignace

E mail : [email protected]

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