Essai de traitement des eaux résiduaires d’une unité de...

MMéémmooiirree ddee ffiinn dd’’ééttuuddee eenn vvuuee dd’’oobbtteennttiioonn dduu ddiippllôômmee dd’’ééttuuddeess aapppprrooffoonnddiieess

((DDEEAA))

OOppttiioonn :: CChhiimmiiee AApppplliiqquuééee àà ll’’IInndduussttrriiee eett àà ll’’EEnnvviirroonnnneemmeenntt

Présenté par : RANJATOSON Ralazandriambololona Noël

Soutenu le 19 Décembre 2014

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

DEPARTEMENT GENIE CHIMIQUE

Essai de traitement

des eaux résiduaires

d’une unité de fabrication

d’allumettes : cas du frottoir

MMéémmooiirree ddee ffiinn dd’’ééttuuddee eenn vvuuee dd’’oobbtteennttiioonn dduu ddiippllôômmee dd’’ééttuuddeess aapppprrooffoonnddiieess

((DDEEAA))

OOppttiioonn :: CChhiimmiiee AApppplliiqquuééee àà ll’’IInndduussttrriiee eett àà ll’’EEnnvviirroonnnneemmeenntt

Présenté par : RANJATOSON Ralazandriambololona Noël

Membres de jury :

Président : Professeur ANDRIANARY Philippe Antoine

Rapporteur : Docteur RAHARIJAONA Robin

Examinateurs : Docteur RAKOTONDRAMANANA Samuel

Docteur RAKOTOSAONA Rijalalaina

Docteur ANDRIANAIVORAVELONA Jaconnet Oliva

Soutenu le 19 Décembre 2014

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

DEPARTEMENT GENIE CHIMIQUE

Essai de traitement

des eaux résiduaires

d’une unité de fabrication

d’allumettes : cas du frottoir

i

SOMMAIRE

Introduction Générale

Partie I : Etudes Bibliographiques

Chapitre I : Classification des eaux

Chapitre II : Les eaux usées Industrielles

Chapitre III : La pollution Industrielle

Chapitre IV : Généralités sur le traitement des eaux usées Industrielles

Partie II : Etudes Expérimentales

Chapitre I : Présentation Générale de la Cadre de l’étude de la société X

Chapitre II : Essai de traitement des eaux usées de l’usine

Chapitre III : Résultats et Interprétations

Chapitre IV : proposition de chaines de traitements des eaux résiduaires

de l’usine

Conclusion Générale

Références bibliographiques et Webographiques

Annexes

Tables des Matières

ii

REMERCIEMENTS

La bénédiction du Seigneur nous a permis de mener à bien ce mémoire. Aussi,

nous Lui adressons nos sincères louanges.

Nous adressons notre gratitude à tous ceux qui ont contribué à la réalisation de

cet ouvrage, en particulier à :

Monsieur ANDRIANARY Philippe, Professeur titulaire, Directeur de l’École

Supérieure Polytechnique d’Antananarivo (ESPA), Responsable de formation en

troisième cycle du Département Génie Chimique. Il nous a fait un grand honneur en

acceptant de présider le jury. Soyez assuré de notre vive reconnaissance.

Monsieur RAHARIJAONA Robin, Maitre de Conférences et patron de ce travail,

pour la perspicacité de son encadrement et sa généreuse disponibilité.

Nos remerciements s’adressent également aux membres de jury composés de :

Monsieur RAKOTONDRAMANANA Samuel, Maitre de Conférences, Chef du

Département Génie chimique à l’ESPA,

Monsieur ANDRIANAIVORAVELONA Jaconnet Oliva, Maitre de Conférences

et Enseignant Chercheur au Département Génie Chimique,

Monsieur RAKOTOSAONA Rijalalaina, Maitre de Conférences, Responsable

des Relations Extérieures pour le Savoir et Universalisation de l’ESPA, qui ont bien

voulu examiner ce travail et accepter d’être membres du jury.

Nous exprimons notre reconnaissance au personnel du Laboratoire des eaux de

la Jirama Mandroseza, en particulier :

Madame RABETOKOTANY Monique, chef du département Qualité eau et,

Monsieur ANDRIAMBOLOLONA Jacques, ancien chef du département Qualité eau,

qui nous ont acceptés de réaliser les analyses au sein de leur laboratoire.

Nous remercions infiniment nos parents et amis pour leur soutien moral et

technique

Enfin, nous adressons nos vifs remerciements à tous ceux qui, de près ou de

loin, ont contribué à l’élaboration de ce mémoire

iii

LISTES DES ABREVIATION ET DES ACRONYMES

SA : Sulfate d’aluminium en mg/l

Tu : Turbidité en Néphélométric Turbidity Unit (NTU)

P : Phosphore en mg/l

pHed : pH de l’eau décantée

EB : Eau Brute

ED : Eau Décantée

EF : Eau Filtrée

ET : Eau Traitée

DBO : Demande Biologique en Oxygène

DCO : Demande Chimique en Oxygène

MES : Matières en Suspension

MO : Matières Organiques

Rejet F1 : échantillon prélevé juste après le réacteur.

Rejet F2 : échantillon prélevé dans la fosse

Tu ed : Turbidité de l’eau décantée après 20mn de décantation

MECIE : Mise en Compatibilité des Investissement avec l’Environnement.

F : Frottoir

F1 : Echantillon de tête prélevé juste après lavages de réacteur

F2 : Echantillon prélevé dans la fosse

t(%) : Taux d’abattement

iv

LISTE DES TABLEAUX

Tableau I: Normes de rejet............................................................................................ 14

Tableau II : Résumé du procédé de traitement des eaux usées industrielles ............... 25

Tableau III : La consommation journalière de matières premières ............................... 28

Tableau IV : Caractéristiques du rejet F ...................................................................... 30

Tableau VI : les méthodes d’analyses et appareillages ................................................ 33

Tableau VII : Résultats d’optimisation de SA ................................................................ 37

Tableau VII : Les résultats d’analyses des eaux filtrées ............................................... 39

Tableau VIII : Résumé des résultats d’analyse des eaux ............................................. 41

Tableau IX : Comparaison de la qualité du rejet avec les normes ................................ 42

v

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Processus de Fabrication des allumettes à tiges paraffinées ....................... 29

Figure 2 : Les points de prélèvement ............................................................................ 32

Figure 3 : Diagramme d’élimination de Manganèse et du Phosphore .......................... 34

Figure 4 : Evolution de turbidité .................................................................................... 37

Figure 5 : Evolution de phosphore ................................................................................ 37

Figure 6 : Schéma du Procédé de traitement ............................................................... 43

vi

LISTE DES ANNEXES

Annexes 1 : le décret MECIE ....................................................................................... a1

Annexes 2 : La norme de rejet d’effluant liquide ........................................................... a1

Annexes 3 : Décrets Ministère de l’Environnement portant classification des eaux de

surface et règlementation des rejets d’effluents liquides ............................................... a2

Annexes 4 : les facteurs organoleptiques ..................................................................... a7

Annexes 5 : Mesure du pH ......................................................................................... a11

Annexes 6 : Mesure de la conductivité ....................................................................... a12

Annexes 7 : Mesure de la Turbidité ............................................................................ a13

Annexes 8 : Le procédé JAR Test .............................................................................. a14

Annexes 9 : les Matières en suspension MES ............................................................ a15

Annexes 10 : méthode de détermination de la demande biochimique en oxygène

(DBO) .......................................................................................................................... a16

Annexes 11 : A-9-Méthode de détermination de la demande chimique en oxygène

(DCO) .......................................................................................................................... a18

Annexes 12 : méthode de détermination de la teneur en matières organiques (MO) . a20

Annexes 13 : Références Normatives des Méthodes ................................................. a21

Introduction Générale Traitements des eaux usées Industrielles

ESPA/CAIE/Génie Chimique 2014 1

INTRODUCTION GENERALE

En ce début de 21è siècle, la dégradation de l’environnement pose de plus en

plus de problèmes dans le monde. En fait, la plupart des sources de pollution

proviennent de l’industrie.

Comme la pollution industrielle s’étend sur trois éléments essentiels de la vie, à

savoir l’air, l’eau et la terre, on peut ainsi dire que l’industrie est un danger pour

l’humanité.

Cependant, l’industrie prend une place importante dans le développement

économique de tous les pays du monde, même les pays en voie de développement,

comme Madagascar.

La contradiction de la nécessité de l’industrie pour le développement d’un pays

pour le bien-être de l’humanité et en même temps le danger qu’elle présente nous

amène à réaliser cette étude intitulée «Essai de traitement des eaux usées

industrielles », tout en essayant d’éliminer ou de réduire la pollution générée par les

eaux résiduaires du frottoir d’une allumetterie.

Ainsi, notre étude a pour but de chercher des méthodes adéquates de traitement

des eaux usées industrielles en prenant le cas d’une usine de fabrication d’allumettes,

afin de réduire autant que possible les polluants contenus dans ces eaux avant de les

rejeter dans les milieux récepteurs.

Ce mémoire comporte 2 parties, à savoir :

1. Une première partie concernant les généralités sur les eaux, sur les traitements

des eaux usées industrielles et sur la pollution industrielle

2. Une deuxième partie consacrée à des études expérimentales à savoir :

La présentation du cadre de l’étude

Les essais de traitements des eaux résiduaires industrielles

La proposition de chaînes de traitements,

Enfin une conclusion portant sur les principaux résultats obtenus, ainsi que des

recommandations termine l’étude.

GENERALITES SUR LES EAUX

Comme notre étude porte sur les essais de traitements des eaux usées

industrielles, nous avons jugé utile de procéder dans cette première partie, à un aperçu

sommaire des généralités sur les eaux, à savoir sa classification, ses caractéristiques,

sur les eaux usées industrielles, sur la pollution industrielle et surtout sur les traitements

des eaux usées industrielles.

Partie I : Etudes Bibliographiques Traitements des eaux usées Industrielles

ESPA/CAIE/Génie Chimique 2014

2

CHAPITRE I CLASSIFICATION DES EAUX

On peut distinguer différents types d’eau de compositions diverses tels que : les

eaux douces naturelles, les eaux de mer et les eaux usées. Ainsi, nous présentons

particulièrement quelques notions concernant leurs origines et leurs propriétés.

I.1 Les Eaux douces naturelles [1], [2], [3], [4]

Les eaux douces naturelles sont toutes d’origine souterraine, toutefois, si

certaines eaux réapparaissent en surface sous formes de résurgences, d’autres restent

sous le sol à l’état de nappe.

Ainsi, on peut classer les eaux douces naturelles en deux groupes à savoir :

Les eaux de surfaces : fleuves, rivières, lacs …

Les eaux souterraines : eaux de forage, eaux de puits et eaux de source.

Les eaux naturelles sont caractérisées par des constitutions chimiques,

organiques et biologiques diverses qui les distinguent les unes des autres ; Elles sont

pour la plupart faiblement minéralisées (salinité ne dépassant pas 2g/l).

En fait, ces eaux sont exposées aux effets des diverses pollutions d’origines

domestique et industrielle, ce qui justifie la nécessité de les traiter avant de les

consommer ou de les rejeter dans la nature.

I.2 Les Eaux de mer [1], [2]

Les eaux de mer sont différentes des eaux douces naturelles par leur forte

concentration en éléments minéraux car elles présentent une salinité de l’ordre de

36g/l. Ces minéraux sont constitués essentiellement d’ions sodium, calcium,

magnésium, potassium, chlorure, sulfate et bicarbonate.

I.3 Les Eaux usées [1], [3]

Les eaux usées sont des eaux rejetées dans l’écosystème à la suite des activités

de l’homme. On peut classer ces eaux en deux groupes, à savoir :

Les eaux usées domestiques

Les eaux usées industrielles



3

a. Les eaux usées domestiques

Les eaux usées domestiques sont d’origine ménagère. Elles sont

principalement composées de matières organiques et de matières en suspension.

b. Les eaux usées industrielles

Ce sont des eaux rejetées par les usines. Ces eaux sont déversées à l’extérieur

de l’usine sous forme d’effluent et sont généralement constituées de substances

minérales et organiques dont les concentrations sont variables suivant le type et le

volume des activités de l’usine.

Nous verrons ultérieurement les détails concernant ces eaux usées industrielles.

I.4 Les Caractéristiques des eaux [5], [6], [7], [8]

Dans ce paragraphe, les caractéristiques des eaux, à savoir les caractéristiques

physiques, chimiques et biologiques seront définies sommairement.

a. Les caractéristiques physiques [8]

Les plus importantes des caractéristiques physiques sont celles liées aux

organes de sens, à savoir : l’aspect, la saveur, la température, la couleur et l’odeur.

L’ensemble de ces paramètres est appelé : caractéristiques organoleptiques

Parmi les caractéristiques physiques, on considère également : le pH, la turbidité et la

résistivité.

Propriétés organoleptiques : saveur, odeur, couleur, aspect

Ces paramètres sont étroitement liés à la composition chimique de l’eau et

permettent de juger préalablement la qualité de l’eau et sa composition, par exemple :

Une eau au goût salé présente certainement une teneur en chlorure de

sodium très élevée ;

Une présence importante de sulfure d’hydrogène confère à l’eau une

odeur particulièrement putride ;

Des charges importantes en matières organiques et en matières en

suspension donnent à l’eau un aspect trouble.

Le pH est généralement situé entre 6 et 7,5 pour les eaux brutes naturelles. Pour

les eaux de consommation, les normes exigent des valeurs de pH comprises entre 7,0

et 8,5.



4

Pour l’utilisation industrielle, le pH est ajusté avec des réactifs chimiques, suivant

les besoins. Et en traitement des eaux, le pH joue un rôle très important du fait que la

plupart des réactifs chimiques utilisés ne sont efficaces que dans un intervalle de pH

spécifique.

La turbidité est un paramètre étroitement lié à la charge de l’eau en matières

organiques et en matières en suspension, lesquelles sont à l’origine de l’aspect trouble

de celle-ci.

En outre, la turbidité constitue un paramètre très important pour juger l’efficacité

du traitement de clarification. En effet sa détermination au niveau de l’eau traitée

permet de tirer des conclusions sur le rendement de traitement.

b. Les caractéristiques chimiques [7] [8] [9] [10]

Elles concernent essentiellement les ions, les sels minéraux et les gaz présents

dans l’eau à l’état dissous. La nature et la quantité de ces éléments sont variables

suivant l’origine de l’eau et suivant les saisons.

Parmi les éléments chimiques les plus prépondérants dans l’eau, on peut citer :

Les cations : Ca2+, Mg2+, Fe2+, Na+, H+

Les anions : SO42-, Cl-, HCO3

-, SiO3-

Il faut souligner que les différents ions évoqués sont présents dans l’eau sous

forme de sels minéraux généralement dissous. L’ensemble de ces sels minéraux

constitue la minéralisation totale de l’eau qui est exprimé en milligramme par litre.

En ce qui concerne les gaz dissous, on peut citer l’oxygène dissous et le gaz

carbonique.

L’oxygène dissous représente un élément essentiel de l’eau ; elle

permet aux bactéries aérobies de réaliser les réactions chimiques de transformations

diverses qui assurent le maintien de l’équilibre hydrobiologique de l’eau. Comme les

ions minéraux, l’oxygène dissous peut être exprimée en mg/l, en milliéquivalent par litre

ou en degré français °F.

L’anhydride carbonique peut se présenter dans l’eau à l’état de : CO2

libre ; CO2 semi- combiné : HCO3- et CO2 combiné: CO3

2-

L’unité d’expression de l’anhydride carbonique est la même que celle de l’oxygène.



5

c. Les caractéristiques biologiques [8] [11] [12]

Les matières organiques

Ce sont des substances d’origine animale ou végétale présentes dans l’eau ou

introduites dans l’eau par l’environnement. Elles se présentent soit sous forme soluble

ou colloïdale, soit à l’état de matières en suspension. Elles constituent les principaux

éléments responsables de l’aspect trouble de l’eau. En effet, plus les matières

organiques sont en concentration importante dans l’eau, plus la turbidité de celle-ci est

élevée. Elle s’exprime en mg/l.

Les éléments vivants dans l’eau

Les caractéristiques biologiques sont étroitement liées aux organismes animaux

et végétaux vivant dans l’eau, à savoir : les zooplanctons (les vers, les amibes, les

insectes aquatiques, etc.), les phytoplanctons (les algues, etc), les micro-organismes

(les bactéries).

Concernant les bactéries, celles-ci sont de diverses sortes. Elles peuvent être

pathogènes ou non pathogènes.

Elles produisent dans l’eau différentes réactions chimiques de transformation.

Par contre, leur présence dans les eaux de consommation n’est pas acceptée parce

qu’elle est considérée comme nocive à la santé des consommateurs.



6

Chapitre II LES EAUX USEES INDUSTRIELLES

II.1 Définition [3]

On entend par eaux résiduaires industrielles, les effluents liquides de toutes

sortes générées directement ou indirectement par les activités industrielles.

Ces eaux sont déversées à l’extérieur de l’usine sous forme d’effluent. Elles sont

généralement constituées de substances chimiques de nature minérale ou organique

dont les concentrations sont variables suivant le type d’activité de l’usine et suivant le

volume de ses activités.

II.2 Classification des eaux USEES industrielles [6] [7] [8]

On peut classer les eaux usées industrielles en quatre catégories :

Les eaux usées contenant des matières en suspension.

Ces eaux peuvent être traitées par floculation, décantation ou filtration.

Les eaux usées contenant en solution des substances toxiques.

Dans ce cas, il faut utiliser des traitements spéciaux pour éliminer les éléments

indésirables (cyanures, métaux lourds…)

Les eaux usées contenant des substances fermentescibles.

Ces eaux peuvent être traitées par voie biologique.

Enfin, les eaux usées contenant des substances radioactives, qui nécessitent

des traitements particuliers.

II.3 Les différentes utilisations de l'eau dans l'industrie [7]

L’eau est très utilisée dans toutes les industries pour différentes fonctions à

savoir :

Refroidissement des produits dans des échangeurs de chaleur, où l’eau se

réchauffe sans pratiquement se polluer ;

Refroidissement des compresseurs, des pompes à vide, des paliers, où l’eau

s’échauffe mais n’est pas souillée ;

Lavage d’appareil et nettoyage des matières premières ou des produits finis, où

l’eau est polluée par les corps en phase hétérogène ou en solution, mais ne

s’échauffe pas ;

Absorption et refroidissement de phases hétérogènes du produit chimique. Dans

ce cas, l’eau se trouve à la fois réchauffée et polluée ;



7

Production de vapeur dans les centrales thermiques ou dans les chaudières

utilisées pour chauffer les substances en réaction et aussi pour compenser les

pertes de chaleur des réactions endothermiques.

Eau de procédé entrant dans la fabrication proprement dite.

Selon la quantité d’eau utilisée, on peut classer les usines chimiques en quatre

catégories :

Faible consommation (jusqu’à 50m³d’eau/t de production)

Consommation moyenne (50-100m³d’eau/t de production)

Forte consommation (100-1000m³d’eau/t de production)

Très forte consommation (plus de 1000m³d’eau/t de production)

Pourtant quel que soit le circuit d’utilisation de l’eau au sein de l’usine, sa qualité

diminue relativement.

II.4 mesures du degré de pollution des eaux usées Industrielles [8] [11] [13]

Pour apprécier le degré de pollution des eaux, on peut considérer les

paramètres suivants : les MES, le DBO et le DCO, la couleur, l’odeur, le pH, les

éléments azotés, les éléments phosphorés et les éléments toxiques ou indésirables.

1. Les MES : Matières en suspension.

Les MES sont constituées par des éléments solides apportés dans les eaux par

les effluents industriels.

Mesure des matières en suspension

Le dosage des matières en suspensions peut être réalisé suivant 2 méthodes :

soit par filtration

soit par centrifugation, selon l’importance des charges présentes

dans les eaux.

Pour les faibles charges il faut utiliser la méthode par filtration. Lors de la

présence de matières colloïdales il faut préférer la méthode par centrifugation.(Voir

annexe)



8

2. La Demande Biologique en Oxygène et la Demande Chimique en

Oxygène [15] [17] [27] [28]

La Demande Biologique en Oxygène, ou DBO, est la quantité d’oxygène utilisée

par les micro-organismes du milieu pour l’oxydation des matières organiques

biodégradables. La Demande Chimique en Oxygène ou DCO est la quantité d’oxygène

cédée par un oxydant puissant pour oxyder par voie chimique les matières réductrices

présentes dans une eau polluée.

Ces deux paramètres permettent d’apprécier la teneur en matières organiques

oxydables. La dégradation de celles-ci dans le milieu naturel s’accompagne d’une

consommation d’oxygène et peut entraîner un abaissement excessif des bactéries au

détriment d’autres espèces végétales ou animales.

Mesure de la DBO et DCO (voir annexe)

3. La couleur

Les effluents industriels peuvent être fortement colorés. Cette coloration est due

à la présence des colloïdes (pigments, sulfures) ou des substances dissoutes (matières

organiques, dérivés nitrés)

4. Le pH

Le pH joue un rôle très important en traitement des eaux parce que la plupart

des ingrédients chimiques utilisés ne sont efficaces que dans un intervalle de pH

spécifique. La mesure et le contrôle du pH sont aussi nécessaires avant de rejeter les

eaux traitées dans les rivières car des pH extrêmes peuvent tuer rapidement les

poissons ou provoquer des altérations importantes dans la flore et la faune.

5. Les éléments azotés

L’azote, élément non-métallique, est le premier constituant de l’air. Il fait partie

des quatre éléments de base de la vie (C, H, O, N) et entre dans la composition de très

nombreuses molécules minérales ou organiques. On le rencontre dans les eaux sous

trois formes ioniques :



9

Réduite : ammonium NH4+

oxydée : nitrites NO2- et

nitrates NO3-

La présence de ces trois formes d’azote dans l’eau a des origines naturelles,

humaines, agricoles et industrielles. Dans les eaux de surface et de distribution, la

forme nitrate est prépondérante, les nitrites et l’ammonium étant instables en milieu

oxydant : l’ion ammonium est principalement rencontré dans les eaux dégradées,

comme par exemple dans les effluents de station d’épuration.

6. Les éléments phosphorés

Le phosphore non métallique est très présent dans l’eau des rejets domestiques,

industriels ou agricoles. Dans les eaux de surface, il contribue au phénomène

d’eutrophisation. Son utilisation concerne les domaines de l’alimentation, de la chimie,

des engrais, des détergents… Dans les eaux, il est généralement sous forme ionique

stable en orthophosphates NO43- ou dans des molécules organiques (phosphate

organique).

7. Les éléments toxiques ou indésirables

Ces éléments sont parmi les substances chimiques critères de la pollution, tels

que : le fer, le manganèse, le cuivre, le zinc, le sulfure d’hydrogène, le nitrate, le

chrome, le cyanure, le plomb, l’arsenic, etc.

On peut également y ajouter la contamination bactérienne et le niveau de

radioactivité pour compléter la liste, et surtout lorsque l’eau va être recyclée pour

l’alimentation.

II.5 Nature et origine des effluents industriels [9] [11] [13]

Les effluents industriels sont de nature et origine très variées suivant le type des

activités de l’industrie. On peut distinguer quatre types des effluents dans l’industrie :

Les effluents de fabrications : sont des rejets généralement polluants qui

proviennent du contact de l’eau avec des gaz, des liquides ou des solides.

Les effluents particuliers : sont des rejets qui sont susceptibles d’être séparés par

un traitement spécifique pour être récupérés ou réinjectés dans le circuit de



10

traitement, par exemple, les condensats de papeteries, les rejets toxiques, les

rejets concentrés, les eaux ammoniacales de cokerie.

Les effluents de surface généraux : ce sont des eaux de vannes (cantines...), de

chaufferie (purges chaudières…), purge de réfrigération, etc.

Les effluents occasionnels : Fuites accidentelles lors de manutention ou de

stockage des produits, les eaux de lavage de sols, les eaux polluées dont celles

d’orage qui peuvent entraîner une surcharge hydraulique.



11

CHAPITRE III LA POLLUTION INDUSTRIELLE

III .1 Définition [13]

On entend par pollution l’émission de substances provenant de rejets

d’installations publiques ou industrielles. Il y a pollution du milieu récepteur quand il y a

émission de substances provenant de rejets d’installations publiques ou industrielles

qui, par leur nature, leur degré de concentration et leur persistance, déséquilibrent et

dégradent, créent des inconvénients ou des dangers pour la santé, l’hygiène et la

salubrité publique, altèrent les écosystèmes aquatiques des sites et les zones humides

et provoquent la dégradation des eaux souterraines.

III. 2 Les éléments de pollution industrielle [8] [13] [14] [15] [16]

Parmi les éléments de pollution industrielle, on peut citer :

Les éléments insolubles : graisses, huiles, goudron, sables, pigments, fibres

Les éléments biodégradables : sucres, protéines, phénols…

Les éléments toxiques : cyanures, arsenic, chrome hexa valent,

Les éléments indésirables : fer, nitrate, zinc, manganèse…

Les éléments gazeux : ammoniac, sulfure d’hydrogène…

Acides et bases : acide chlorhydrique, acide nitrique, soude...

Alcools et dérivés

Les éléments radioactifs

III.3/ Classification de la pollution industrielle [8] [10]

On peut classer la pollution en plusieurs types selon la nature des agents polluants à

savoir :

a. La pollution organique :

Elle provient du déversement dans les collecteurs ou le milieu récepteur des

égouts urbains ou les égouts particuliers raccordés directement au milieu récepteur.

b. La pollution inorganique :

Elle est créée par certaines industries comme les industries textiles, les

industries du papier, etc. Elle est caractérisée par une forte teneur en résidus solides.

c. La pollution chimique

Elle provient du déversement de substances chimiques par les laboratoires, les

industries, etc.



12

d. La pollution physique ou mécanique

On peut citer : le bruit, la pollution par les déchets, etc.

e. La pollution thermique

Elle correspond au déversement qui élève la température des milieux récepteurs.

f. La pollution bactérienne

On peut également l’appeler contamination bactérienne. Elle provient des

déchets issus des industries nucléaires.

III.4 Les Rejets Industriels

1. Les formes de rejets industriels [8] [11] [12] [13]

Les rejets industriels peuvent exister sous forme de poussière, d’émanation de

fumées constituées de gaz nocifs, de bruit, de vibrations, de déchets solides et

d’effluents liquides à coloration diverse et à odeur souvent putride.

Ces diverses formes de rejets qui sont déversés dans les milieux récepteurs,

risquent de compromettre l’équilibre de l’écosystème environnant.

2. Les milieux récepteurs de rejets industriels

Les principaux milieux récepteurs de rejets sont :

L’atmosphère : qui constitue le principal milieu de propagation et de diffusion

des fumées, des poussières et des gaz libérés par les unités industrielles.

La lithosphère : qui sert de lieu de décharge des déchets industriels.

Généralement, par suite de ces décharges, le sol devient inexploitable par

l’homme.

L’hydrosphère : les mers et les fleuves, avec leurs populations animales et

végétales (zooplancton, phytoplancton), sont utilisés comme éléments de

transport et de dilution des rejets industriels en raison de leurs qualités

naturelles.

En outre, par suite d’infiltration des effluents liquides, les eaux souterraines sont

aussi considérées comme des milieux récepteurs pouvant être pollués.

La population humaine : on peut considérer deux cas :



13

Le personnel travaillant à l’intérieur de l’usine dont la santé peut être affectée par

les nuisances dues aux machines de production (bruit, vibration, température, contact

des produits dangereux, inhalation de gaz et de poussière).

Les populations des agglomérations environnantes, qui sont affectées par les

conséquences directes et indirectes des populations industrielles au niveau : de leur vie

sociale (santé, aptitude au travail) et de leur vie économique (moyen de subsistance,

agricole, élevage, artisanat).

III.5 conséquences de la pollution industrielle [6] [7] [13]

La pollution industrielle (qu’elle soit sous forme d’émanation, de bruit, de

vibration, de déchets solides ou d’effluents liquides) entraîne des risques de maladies et

même la mort pour l’homme. Il en est de même pour la santé des animaux et des

plantes.

III.6 Normes et recommandations pour le déversement de rejets

industriels [11]

1. La Loi N° 99.021

La Loi N° 99.021 du 28.07.99 définit le cadre général d’une politique de gestion

rationnelle et de contrôle des pollutions industrielles. Ainsi, toute activité de fabrication

ou de production à l’échelle industrielle, toute création ou tous travaux de

transformation, d’aménagement ou d’extension de ces activités portant atteinte à

l’environnement, soit par l’utilisation de ressources naturelles, soit par l’usage d’intrants

ou de produits susceptibles de générer des effets polluants, soit par le seul fait

d’occupation du sol, entrent dans le champ d’application de la Loi.

Les effets nocifs des pollutions produites par lesdites activités, ainsi que les

dangers, risques et inconvénients qu’elles présentent, font l’objet de mesures

appropriées et action de prévention et d’altération, de maîtrise résultant d’une gestion

globale de l’environnement industriel et d’un contrôle rationnellement conçu tenant

compte de l’altération subie par l’environnement, de l’importance des dommages

causés et du degré de gravité des risques et dangers encourus ou prévisibles.



14

L’article 26 de la loi suscitée énonce que tout écoulement d’origine industrielle,

eaux usées ou effluents liquides, qui ne respectent pas les valeurs limites de rejet ne

peuvent pas être déversés dans le milieu récepteur, le réseau de collecte ou

d’assainissement public, qu’après avoir subi un traitement de mise en conformité à ces

valeurs limites.

Tout exploitant industriel a l’obligation de sauvegarder l’environnement par une

production plus propre et une réduction, valorisation, traitement et élimination de ses

déchets.

2. Normes de rejet

Le décret N° 203/464 du 15/04/03 décrit la réglementation des rejets d’effluents

liquides. L’article 5 stipule qu’afin de préserver les ressources en eau, les rejets d’eaux

usées doivent être incolores, inodores et respecter la qualité suivante :

Tableau I: Normes de rejet

PARAMETRES UNITE NORMES

FACTEURS ORGANOLEPTIQUES ET PHYSIQUES

pH Conductivité Matières en suspension Température Couleur Turbidité

s/cm mg/l °C

Échelle Pt. /Co NTU

6,0 - 9,0 200 60 30 20 25

FACTEURS CHIMIQUES

Dureté totale comme CaCO3

Azote ammoniacal Nitrates

Nitrites NTK (azote total Kjeldahl) Phosphates comme PO4

3- Sulfates comme SO4

- - Sulfures comme S- -

Huiles et graisses Phénols et crésols Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) Agents de surface (ioniques ou non) Chlore libre Chlorures

mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l-N mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

180,0 15,0 20,0 0,2 20,0 10,0 250 1,0 10,0 1,0 1,0 20 1,0 250



15

FACTEURS BIOLOGIQUES

Demande chimique en oxygène (DCO) Demande biochimique en oxygène (DBO5)

mg/l mg/l

150 50

FACTEURS INDESIRABLES

MÉTAUX Aluminum Arsenic Cadmium Chrome hexavalent Chrome total Fer Nickel Plomb Etain Zinc Manganèse Mercure Sélénium

mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

5,0 0,5 0,02 0,2 2,0 10,0 2,0 0,2 10,0 0,5 5,0 0,005 0,02

AUTRES SUBSTANCES

Cyanures

Aldéhydes

Solvants aromatiques

Solvants azotés

Solvants chlorés

Pesticides organochlorés

Pesticides organophosphorés

Pyréthrinoïdes

Phénylpyrrazoles

Pesticides totaux

Antibiotiques

Polychlorobiphényls

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

0,2

1,0

0,2

0,1

1,0

0,05

0,1

0,1

0;05

1,0

0,1

0,005

RADIOACTIVITE Bq 20

FACTEURS MICROBIOLOGIQUES

Coliformes totaux

Escherichia coli

Streptocoques fécaux

Clostridium sulfito-réducteurs

Colonies

500

100

100

100

Source : loi MECIE



16

CHAPITRE IV GENERALITES SUR LE TRAITEMENT DES EAUX USEES

INDUSTRIELLES

Dans ce chapitre, nous allons rappeler brièvement les notions importantes

sur les traitements des eaux usées industrielles. Les procédés et les techniques mises

en œuvre dans le traitement des eaux usées industrielles comprennent quatre étapes.

IV.1 Le Prétraitement [8] [12] [14] [28]

Le prétraitement a pour but d’éliminer les solides grossiers contenus dans les

eaux usées. Il comprend : Le dégrillage, le dessablage, le dégraissage et le tamisage.

1. Le dégrillage

Il permet de séparer et d’évacuer les matières flottantes. Il a pour but d’installer

des grilles permettant de protéger l’installation de gros objets pouvant entraîner des

bouchages qui nuisent à l’efficacité des différentes unités.

2. Le dessablage

Ayant pour but de séparer le sable et les particules plus ou moins fines

entraînant également des bouchages gênants. Cette opération de traitement est

réalisée dans des bacs rectangulaires appelés dessableurs, où les particules de

granulométrie supérieure à 200 microns sont arrêtées par décantation naturelle.

Le traitement préliminaire

Ou prétraitement

Le traitement tertiaire

Le traitement primaire

Le traitement secondaire



17

3. Le dégraissage

Le dégraissage ou le déshuilage a pour but de séparer les huiles ou les graisses

libres afin d’éviter qu’elles soient entraînées dans l’eau à traiter. L’évacuation des huiles

ou graisses peut être réalisée soit par déversoir, soit par raclage manuel ou mécanique

de la surface, soit par flottation.

Ce dernier procédé consistant à réaliser, dans un effluent contenant de fines

particules d’huiles en suspension, un flux ascendant de bulles gazeuses capables de

capter au passage ces particules et de les entraîner vers la surface où elles sont

écumées mécaniquement ou manuellement.

4. Le tamisage

C’est une filtration à l’aide de toiles. On peut distinguer le micro tamisage et le

macrotamisage selon la dimension des mailles de la toile, à savoir :

Le microtamisage : maille > 0,3mm ; destinée à retenir certaines matières en

suspension, flottantes ou semi-flottantes, de dimension comprise entre 0,2

millimètre et quelques millimètres.

La macro tamisage : maille <100µ ; destinée à retenir les matières en suspension

de très petite dimension contenues dans les eaux résiduaires.

IV.2 Le traitement primaire [1] [8] [12] [15] [28]

Le processus principal du traitement primaire consiste en une décantation par

gravité (sédimentation) des particules solides entraînées par les eaux usées.

Il s’agit d’une décantation par gravité appelée aussi décantation primaire.

1. La décantation primaire

Elle est utilisée pour éliminer les solides sédimentables et les solides en

suspension. Elle peut réduire la DBO environ 35%.

Lorsque la sédimentation est la seule à être utilisée, le décanteur, dans sa

conception, doit être tel qu’il assure l’élimination maximale, soit 99% des solides



18

sédimentables. Mais lorsque la sédimentation doit être suivie d’un traitement

secondaire, la conception du bassin de sédimentation est telle qu’il n’enlève qu’une

fraction des solides, le reste étant éliminé au cours du traitement ultérieur.

2. La flottation

Cette méthode est surtout utilisée pour le traitement des eaux résiduaires

contenant des agents tensioactifs, des produits pétroliers, des huiles et des matières

fibreuses. Elle consiste à provoquer la formation de bulles qui remontent à la surface du

liquide et à recueillir la couche de mousse qui se forme.

Ainsi, la flottation est le phénomène inverse de la sédimentation. Parmi les

moyens de traitement par flottation, on peut citer :

La flottation par dégagement provoqué de l’air dissous dans la solution

(installation de flottation à vide ou à pressurisation) ;

La flottation par production mécanique de micro- bulle d’air (installation de

flottation à hélice, sans pressurisation ou pneumatique) ;

La flottation par insufflation d’air à travers des matériaux poreux ;

L’électro-flottation

La flottation biologique et chimique (utilisée pour densifier les dépôts des

eaux résiduaires).

3. La neutralisation

Parfois, il est utile d’ajuster le pH de l’eau à traiter avant les processus de

traitement ultérieurs. Dans ce cas, la neutralisation fait partie du traitement primaire et

elle peut se faire soit par mélange des eaux résiduaires trop acides avec les eaux

résiduaires trop alcalines, soit en ajoutant dans l’eau à traiter des produits chimiques

comme la chaux, la soude ou l’acide sulfurique. Un bassin d’homogénéisation est

évidemment nécessaire pour que ce mélange soit homogène.

Ces traitements primaires sont en général insuffisants pour amener l’effluent aux

taux de traitement demandés. Un recours au traitement secondaire est alors nécessaire

par mise en contact de l’eau à traiter avec un milieu biologique actif ou avec emploi de

réactifs chimiques.



19

IV.3 Traitement secondaire [15] [17] [18] [19] [20] [27]

Le traitement secondaire comprend, notamment :

Des procédés chimiques : appelés traitement « physico-chimique »

Ce traitement permettra de réduire la DBO de 35 à 95% selon la capacité de la station

de traitement.

Des procédés biologiques naturels ou artificiels : des filtres lents percolateurs, des

groupes à boue activée, des filtres à sable intermittents, des bassins de stabilisation...

1. Traitement physico-chimique

Les techniques physico-chimiques jouent un rôle très important dans le traitement des

eaux usées industrielles. Elles consistent à introduire dans l’eau à traiter des réactifs

chimiques pour déstabiliser et éliminer les charges électriques de l’eau usée. Elles

comprennent :

a. La coagulation et la floculation

Ce sont des techniques de séparation des particules fines en suspension et des

colloïdes. L’un des processus de coagulation est la floculation dans laquelle les fines

particules en suspension sont soumises à l’action d’additifs spéciaux appelés floculant.

Ces particules s’agglomèrent en agrégats plus gros qui se déposent par simple

décantation.

Coagulation-Floculation

Décantation

Précipitation

Echange d’ions

Oxydation



20

Les méthodes de coagulation et de floculation sont très répandues pour le

traitement des effluents industriels. L’efficacité du traitement par coagulation dépend de

nombreux facteurs : le type de particules colloïdales, leur concentration et leur degré de

dispersion, la présence d’électrolytes et d’autres impuretés dans les eaux résiduaires.

Parmi les coagulants typiques les plus utilisés, on trouve des sels hydrolysants

d’aluminium et de fer. La réaction d’hydrolyse qui se produit dans l’utilisation de ces

matières comme coagulants aboutit à la formation d’hydroxydes d’aluminium et de fer

peu solubles dans l’eau, qui absorbent sur leur vaste surface floconneuse les particules

en suspension et colloïdales. Ces matières insolubles se déposent au fond du

décanteur.

b. La précipitation

La précipitation consiste à former un composé insoluble du polluant dont on

désire l’élimination. Elle est utilisée pour l’élimination des métaux lourds comme

l’arsenic, le cadmium, le nickel, le cuivre, le plomb et le chrome dans les eaux

résiduaires. Ces métaux lourds sont présents sous forme de composés inorganiques,

ils sont généralement éliminés sous forme de précipité par addition de chaux ou de

soude caustique. Les traitements sont parfois plus efficaces si on effectue une co-

précipitation avec l’hydroxyde ferrique et l’hydroxyde d’aluminium ou une précipitation

sous forme de sulfure et de sulfate.

c. L’échange d’ions

Le traitement des effluents industriels par la méthode de l’échange d’ions permet

d’extraire et de récupérer des impuretés présentant une certaine valeur (composés de

l’arsenic et du phosphore, ainsi que chrome, zinc, plomb, cuivre, mercure et autres

métaux), des agents tensioactifs et des matières radioactives.

L’échange d’ions sert aussi à épurer les eaux résiduaires jusqu’à des

concentrations limites admissibles, pour les utiliser ensuite dans des procédés de

fabrication ou des systèmes de recyclage de l’eau. On distingue les échangeurs de

cations et les échangeurs d’anions à propriétés correspondantes acides et basiques.

On peut classer les échangeurs d’ions en 3 types :



21

Les échangeurs des cations fortement acides contenant des radicaux

sulfoniques et les échangeurs d'anions fortement basiques contenant des

ammoniums quaternaires ;

Les échangeurs de cations faiblement acides à radicaux carboxyliques (COOH)

et phénoliques, se dissociant à un pH supérieur à 7, ainsi que les échangeurs

d’anions faiblement basiques contenant des amines primaires NH2 et

secondaires NH, se dissociant à pH inférieur à 7 ;

Les échangeurs mixtes présentant les propriétés d’un mélange d’échangeurs

fortement et faiblement acides ou basiques.

d. L’oxydation

L’oxydation sert à traiter les effluents industriels contaminés par des polluants

toxiques (cyanures) ou par des composés organiques dissous résistants à l’oxydation

biologique. Les principaux oxydants utilisés sont le permanganate de potassium, le

peroxyde d’hydrogène et l’ozone. L’oxydation sert également de prétraitement pour

augmenter la biodégradabilité des composés organiques.

2. Traitement biologique [15] [16] [20] [26]

Le traitement biologique est conçu pour réduire a teneurs en matières

organiques des eaux usées. Il existe différents types de procédés de traitement par voie

biologique à savoir :

Traitement biologique en

aérobiose

Traitement par boues

activées

Traitement par filtres

biologiques

Traitement anaérobie



22

a. Traitement biologique en aérobiose

L’oxydation biologique des impuretés organiques est l’un des traitements les plus

utilisés pour les eaux résiduaires industrielles. L’emploi des méthodes biochimiques

après un prétraitement et une décantation primaire, permet d’obtenir la meilleure

épuration des eaux usées (éliminant jusqu'à 90 % de la DBO).

Ces méthodes reposent sur la capacité qu’ont les bactéries d’une part, de se

nourrir des substances organiques contenues dans les eaux usées, et d’autre part, de

transformer ces substances en dioxyde de carbone et autres produits d’oxydation

inoffensive. Dans un traitement biologique aérobie, un apport d’air enrichi en oxygène

est nécessaire pour assurer une concentration minimale constante (2mg/l) d’oxygène

dissous dans le milieu.

En aérobiose, la plupart des substances peuvent être oxydées par les micro-

organismes. Néanmoins, les micro-organismes sont incapables d’assimiler un certain

nombre de matières organiques et, surtout, les déchets industriels.

b. Traitement par boues activées

L’épuration des eaux usées par boues activées constitue la méthode la plus

répandue dans l’industrie chimique. Les boues activées sont constituées d’un mélange

complexe de micro-organismes (flocs de bactéries, organismes élémentaires, etc), qui

provoquent la décomposition biochimique des composés organiques contenus dans les

eaux usées. Le traitement se fait généralement dans un bassin d’aération.

c. Traitement par filtres biologiques [21] [26] [27]

En raison du développement de la chimie des plastiques, on utilise de plus en

plus des filtres biologiques pour le traitement des eaux usées industrielles. Un filtre

biologique se compose essentiellement d’un matériau filtrant (laitier, gravier, granulés

en argile ou en plastique), recouvert d’une fine couche de micro-organismes aérobies.

Le traitement par filtres biologiques est le résultat de deux processus parallèles : d’une

part, l’élimination des impuretés par absorption sur le film biologique attaché sur le

matériau filtrant, et d’autre part, l’oxydation des matériaux organiques par le film

biologique.



23

d. Traitement anaérobie

En raison des problèmes énergétiques, le traitement anaérobie des effluents

industriels a un grand essor depuis quelques temps. Le traitement anaérobie, se

passant totalement d’oxygène et consommant peu d’énergie, apparaît comme une

alternative intéressante au traitement biologique aérobie utilisé jusqu’ici. Parmi les

avantages du procédé anaérobie figurent la production du biogaz (méthane) utilisé

comme combustible et la faible augmentation du volume des boues.

Le traitement anaérobie s’applique surtout à des eaux usées très concentrées

contenant des matières organiques à des concentrations de DCO comprises entre 1500

mg/l et 10 g/l, parfois plus. Le traitement anaérobie s’effectue dans des bassins ou dans

des réacteurs spéciaux. Le traitement anaérobie se fait sans aération, il est en général

suivi du traitement aérobie.

IV.4 Traitement tertiaire [21] [22] [23] [24] [25]

Le traitement tertiaire a pour objet d’affiner les effluents du traitement secondaire

de façon à améliorer leur qualité avant leur rejet dans les milieux récepteurs. Il est aussi

nécessaire afin de permettre une réutilisation des eaux, soit à l’usage de l’industrie, soit

à l’usage agricole. Il comprend :

1. La filtration sur sable

La filtration est utilisée pour l’élimination des matières en suspension, en tant que

prétraitement dans le cas d’eaux faiblement chargées ou en tant que traitement de

finition en aval d’un procédé physico-chimique. On parlera dans ce dernier cas du

traitement tertiaire.

Filtration sur sable

Adsorption sur charbon actif

Désinfection



24

2. L’adsorption sur charbon actif

Les procédés par adsorption sont utilisés pour l’élimination des matières

organiques réfractaires(DCO) dans les traitements tertiaires ou pour l’élimination des

matières organiques biodégradables ou non, dans les chaînes de traitement physico-

chimique. L’adsorption sur charbon actif sert particulièrement à éliminer des effluents

les colorants, les pesticides et les composés organiques halogénés. On utilise parfois

du charbon actif en poudre en faible quantité dans le système biologique pour éliminer

les substances toxiques et améliorer le rendement du système. Le charbon actif utilisé

pour l’épuration des effluents industriels est obtenu à partir du bois, de la tourbe, du

lignite et du charbon bitumineux.

3. La désinfection

La désinfection est l’opération par laquelle on détruit les germes pathogènes,

grâce à l’action d’agents chimiques ou de tout autre agent. Ce traitement peut être

exigé pour les eaux usées industrielles susceptibles de contenir des germes

pathogènes. La désinfection peut être accomplie par action directe d’un rayonnement

ultraviolet ou par la température. On peut aussi utiliser des agents chimiques qui

déduiront, en réagissant sur la cellule, des composés toxiques. Actuellement, la

désinfection est généralement réalisée par l’action du chlore ou de l’ozone.

IV.5 Résume

Nous allons présenter dans le tableau ci-après le résumé des procédés généralement

utilisés pour l’élimination des polluants souvent rencontrés dans les eaux résiduaires

industrielles.



25

Tableau II : Résumé du procédé de traitement des eaux usées industrielles

Polluants Procédés

Matières organiques

biodégradables (DBO)

-Procédé biologique

Matières en suspension (MES) -Décantation

-Flottation

-Tamisage

Matières organiques réfractaires

(DCO)

-Adsorption sur charbon

-Traitement physico-chimique

Azote -Lagunage

Phosphore -Précipitation à la chaux, aux sels de fer ou

l’alumine

-Coprécipitation biologique

-Echange d’ions

Métaux lourds -Echange d’ions

-Précipitation chimique

Matières organiques dissoutes -Echanges d’ions

-Traitement chimique

IV.6 Conclusion

Les différents types de traitements que nous avons cités auparavant ne sont pas

indépendants. Au contraire pour le traitement des effluents industriels, il faut combiner

un certain nombre de ceux-ci pour arriver aux résultats voulus.

En effet, le traitement des effluents industriels nécessite la connaissance des

polluants présents dans l’eau à traiter. Il est possible de déterminer les différents

polluants par la voie de la chimie analytique qualitative et quantitative mais la difficulté

réside dans la mesure où on ne dispose d’aucun indice pour orienter les analyses.

Pour faciliter la détermination des polluants, on procède par une investigation au

sein de l’usine en faisant un inventaire des éléments susceptibles d’induire une

pollution. Et c’est après cet inventaire qu’on effectue l’analyse du rejet afin de

déterminer le traitement adéquat.

Ainsi, nous allons présenter dans la deuxième partie, les études expérimentales

que nous avons effectuées.

Etudes expérimentales

Cette partie consiste à présenter le cadre de l’étude, les essais et les résultats

des essais ainsi que les propositions de chaînes de traitements nécessaires.

Partie II: Etudes Expérimentales Traitements des eaux usées Industrielles


PARTIE II : ETUDES EXPERIMENTALES

Cette partie fait l’objet de présentation du cadre de l’étude, des essais

expérimentaux sur le traitement des eaux résiduaires industrielles, ainsi que des

propositions et des recommandations.

Ces essais consistent à déterminer les modes de traitements convenables pour

avoir des effluents dont à qualité réponde aux normes recommandées actuellement. Le

traitement est un traitement physico-chimique qui a pour but d’éliminer les charges

polluantes contenues dans les eaux résiduaires telles que les matières en

suspensions(MES), la demande chimique en oxygène(DCO), les phosphores, les métaux

lourds (chromes …), les sels organiques…, grâce à l’addition d’agents chimiques dans les

eaux à traiter.

Le choix du traitement est basé sur les caractéristiques physico-chimiques des

effluents de l’usine. Les résultats des essais seront exprimés sous forme de tableaux et

seront interprétés en vue de constater l’efficacité du traitement pratiqué.

Avant d’entamer les essais de traitement, il est indispensable de connaître les

polluants présents dans l’eau à traiter. Ainsi, dans le chapitre suivant nous avons procédé

à une investigation de l’usine de fabrication des allumettes de la société X et à l’analyse

des rejets.



CHAPITRE I : PRESENTATION GENERALE DU CADRE DE L’ETUDE DE LA

SOCIETE X

I.1 Historique

La société X est une société anonyme qui produit des allumettes à partir de soufre

colloïdal, de phosphore, de chlorate de potassium, de bichromate, de manganèse, de

carton et de paraffine.

La société X naquit à un moment critique de l’histoire, où le pays a traversé des

problèmes politico-économiques, au début de l’année 1990. Dans ce contexte, elle est le

résultat du changement d’orientation de la politique générale de Madagascar. Elle

commença à fonctionner le 25 janvier 1993 avec une capacité productive de quarante

millions de boites par an et une structure issue de la technologie indienne.

L’usine se trouve dans la zone industrielle Betainomby, à 3 km au sud-ouest de la

ville de Tamatave.

I.2 Besoin en Eau

1. Ressource en eau :

La seule ressource en eau de l’usine est la JIRAMA

2. Utilisation de l’eau :

L’eau est utilisée pour :

Les préparations au laboratoire : préparation des pâtes (têtes, frottoirs)

Les lavage et rinçage du matériel de fabrication et celui de sol

La cantine

I.3.Installations Existantes et Production

1. Matières premières :

Les matières premières pour la fabrication des allumettes sont : les chlorates, le

soufre, le phosphore, les oxydes, la paraffine, le papier-tissu, la colle adjuvant chimique.

Le papier tissu et la paraffine sont utilisés pour la fabrication des tiges d’allumettes.

Les chlorates, soufre, phosphore, oxydes sont utilisés au laboratoire pour la

préparation des pâtes (frottoirs, têtes).



2. Consommation :

La consommation journalière de matières premières de l’usine est donnée par le Tableau

suivant. :

Tableau III : La consommation journalière de matières premières

Produits utilisées Consommation en Kg/Jours

Chlorates 50

Soufre 10

Oxydes 2

Phosphore 6

Paraffine 250

Papier tissu 250

Colle adjuvant Chimique 10

3. Installations existantes et production de l’usine :

a. Installations existantes

L’usine dispose d’un laboratoire de préparation des pâtes et de quatre sections de

fabrications à savoir :

La section boite intérieure

La section boite extérieure

La section tige

La section mise en boite et conditionnement



Le processus de fabrication des allumettes à tiges paraffinées

Figure 1 : Processus de Fabrication des allumettes à tiges paraffinées

Le processus de fabrication comporte les étapes suivantes :

La fabrication de l’intérieure de boites : découpage et formation de boites

La fabrication de l’extérieure (ou de la partie extérieure) des boites : découpage,

application des frottoirs, découpage, formation des boites

La fabrication des tiges : découpage du papier-tissu, tréfilage, remplissage cadre,

immersion des bouts

La mise en boite et le conditionnement : mise en boite, emballage, stockage.

b. Production

La production de l’usine est évaluée à 150 000 boites par jour

3 000 000 boites par mois

35 000 000 boites par an

I.4. Les eaux usées de l’usine

Découpage 1/16 Application frottoir

Préparation pâte

Séchage

Immersion

Remplissage cadre

Tréfilage

Découpage papier tissu

Découpage 1/16 Formation boite intérieur

Stockage

Mise en boite

Emballage

Formation boite extérieure

Section mises en boite et conditionnement

Découpage 1/13 Découpage 1/5

Boite intérieure Boite extérieure

Pâte frottoir

Pâte tête

Tige

Section de boite intérieure Section de boite extérieure Laboratoire Section tige



1. Composition

Les eaux usées résultant des activités de la société X sont composées d’éléments

chimiques comme le manganèse, le phosphore, le soufre, le chrome, le chlorate. Elles

contiennent également des matières en suspension et des matières organiques.

2. Caractéristiques des rejets

Les effluents se manifestent surtout au niveau du laboratoire où l’eau est utilisée

pour la préparation des pâtes (frottoirs et têtes) et pour le lavage au matériel.

Ils sont évacués à l’extérieur de l’usine et répartis en deux points dans une fosse :

rejet provenant du réacteur qui prépare la pâte frottoir (Rejet F)

rejet provenant du réacteur de la pâte tête T

Notre étude est basée sur le traitement issu du rejet provenant du réacteur qui

prépare la pate frottoir F.

Deux prises d’échantillons ont été effectuées :

prise juste après le réacteur

prise dans la fosse

Les caractéristiques physico-chimiques des effluents du rejet F de l’usine sont

représentées dans le tableau ci-après :

Tableau IV : Caractéristiques du rejet F

caractéristiques Rejet F

1 2

Couleur Rougeâtre Rougeâtre

pH 5,8 5,3

Tu 847 334

DBO 210 250

DCO 470 600

MES 360 306

MO 30 22

P(tot) 5,7 4,2

Mn 14,5 5,6

Fe 0,8 0,2

Minéralisation 208 178

conductivité 224 361



3. Installations déjà existantes

L’usine utilise un traitement par décantation dans une fosse. Mais, du fait de la

perméabilité du sol et de la faible profondeur de la nappe phréatique dans la région de

Toamasina, l’évacuation des eaux résiduaires et leur traitement posent un certain

problème. C’est ainsi que nous avons cherché d’autres méthodes de traitement pour

améliorer le système de traitement déjà mis en place.

4. Nécessité de traitement

Le secteur industriel prend une place importante pour le développement

économique dans presque tous les pays du monde, même dans les pays en

développement comme Madagascar.

Face à cette circonstance, les mesures pour la protection contre la pollution due

aux exploitations industrielles sont déjà envisagées. Diverses publications ont

recommandé des critères de qualités pour les eaux rejetées dans le milieu naturel. Afin de

respecter ces critères, il faut prendre les mesures nécessaires. Les meilleurs moyens pour

assurer le retour de l’eau résiduaire dans le milieu récepteur sont les procédés de

traitement de celle-ci par diverses méthodes selon les niveaux de rejets.

C’est ainsi que dans le chapitre suivant, nous avons effectué des essais de traitement des

eaux usées par des méthodes adéquates, en prenant le cas de la Société X.



CHAPITRE II : ESSAIS DE TRAITEMENT DES EAUX USEES DE L’USINE

II.1. Protocole des Essais

1. Prélèvements

a. Les points de prélèvements :

Les prélèvements ont été aussi réalisés au niveau des deux effluents de l’usine à savoir :

Le rejet F provenant du lavage du réacteur qui prépare la pâte du frottoir

Ce rejet est essentiellement constitué des produits résiduels provenant de la

fabrication des frottoirs.

Le premier prélèvement a été effectué juste après lavage des réacteurs F1 le second

dans la fosse F2.

Figure 2 : Les points de prélèvement

a. Mode de prélèvement :

Concernant le mode de prélèvement, le but consiste essentiellement à obtenir des

échantillons représentatifs du milieu récepteur. Ainsi, les prélèvements ont été effectués

dans des flacons en verre de 1l, propres, bouchés à l’émeri, pour l’analyse et dans des

bidons de 20l, propres, (lavés au savon et rincés à l’eau distillée) pour les échantillons

destinés au traitement. Ces récipients sont remplis complètement et bouchés sous l’eau.

2. Les méthodes d’analyses et appareillage

Les échantillons ont été conservés dans une glacière durant le transport de

Toamasina à Antananarivo et les analyses ont été faites immédiatement lors de l’arrivée

des échantillons au laboratoire de la Jirama à Mandroseza.

Les appareils et les méthodes utilisés pour les analyses que nous avons effectuées

F

F2

F1

Les points de prélèvements

F

F2

F1


F

F2

F1




sont indiqués dans le tableau VI ci-après :

Tableau V : les méthodes d’analyses et appareillages

Caractéristiques ou

éléments à analyser

méthodes appareillages

Turbidité

pH

Température

Conductivité

MES

DBO

DCO

Phosphore

Chrome

Manganèse

Sulfate

Fer

Silice

Matières organiques

Physique

Physique

Physique

Physique

Par filtration

Par dilution

Volumétrie

Colorimétrie

Colorimétrie

Colorimétrie

Colorimétrie

Hydrocure

Hydrocure

Volumétrie

Turbidimètre

Ph-mètre

Thermomètre

Conductimètre

Manomètre

Becher, burette,

agitateur

Spectromètre

Spectromètre

Spectromètre

Spectromètre

Comparateur

Comparateur

Becher, burette,

agitateur (Les modes opératoires sont présentés en annexe).

VI.2 Essais de traitement des eaux résiduaires

Les eaux résiduaires résultantes des activités de l’usine sont composées de

plusieurs produits chimiques tels que : le phosphore, le chlorate, le chrome, les matières

en suspension, les matières organiques, les éléments minéraux et la paraffine.

Les effluents sont évacués à l’extérieur de l’usine et sont repartis en deux points :

Rejet F et rejet T (voir § VI.1.a). Rappelons que nous nous intéressons uniquement

du rejet F.

1. Traitement du rejet F

Nous avons déjà donné les caractéristiques des effluents dans le chapitre

précédant, mais rappelons seulement que les éléments essentiels contenus dans ce rejet

sont : le manganèse, le phosphore et la silice.

Notre travail consiste donc à traiter l’eau par la méthode physico-chimique. Le but



du traitement est de :

rendre l’eau limpide

éliminer le manganèse et le phosphore

L’élimination du phosphore se fait par la réaction de précipitation, en utilisant la chaux. Le

manganèse est éliminé par oxydation.

Le traitement se fait en quatre étapes :

Figure 3 : Diagramme d’élimination de Manganèse et du Phosphore

a. La Déphosphatation : traitement par précipitation

Dans la pratique, on utilise les espèces ioniques Fe2+, Fe3+, Al3+ et Ca2+, dans le but

de former des précipités insolubles de phosphate métallique.

D’après Schuster et Coll. (1973) et Lee (1973) trois mécanismes différents

peuvent intervenir selon la forme chimique sous laquelle se trouve le phosphore, et selon

le pH.

Précipitation des phosphates métalliques à partir des orthophosphates

Adsorption des phosphates organiques

Coagulation des colloïdes de l’eau usée pouvant piéger du phosphore

L’utilisation des sels d’alumine (sulfate d’alumine par exemple) est efficace pour le

déphosphatation, mais la qualité obtenue n’est pas satisfaisante du fait que les flocs

obtenus sont très petits et que l’eau reste trouble. Les résultats sont donnés dans le

chapitre suivant.

Nous avons choisi la chaux pour éliminer le phosphore parce qu’elle relève d’une

pratique ancienne dans l’épuration des eaux. La chaux joue non seulement un rôle dans la

Déphosphatation : Traitement par précipitation

Démanganisation: Traitement par oxydation

Décantation

Filtration



déphosphatation, mais également dans la déférrisation, de décarbonatation et

d’élimination des MES.

L’utilisation de la chaux dans le traitement de précipitation des phosphates solubles

consiste à former l’hydroxyapatite insoluble en présence d’ion OH-, selon la réaction

étudiée par Schimd et Mc Kenney (en 1969) suivant la réaction :

3HPO42- + 5Ca2+ + 4OH- Ca5 (OH) (PO4)3 + 3H2O

Si le pH est neutre, alcalin ou légèrement acide, le phosphore précipité reste

insoluble. La dose de chaux est fonction de la nature des eaux à traiter et du pH de l’eau

à atteindre. Le calcium en excès peut être :

recarbonaté suivant la réaction ci- dessous :

Ca2+ + 2OH- + CO2 CaCO3 + H2O

ou précipité par CO32- :

Ca2+ + 2Na+ + CO32- CaCO3 + 2Na+

b. La démanganisation : traitement par oxydation

Pour éliminer le manganèse présent dans l’eau, on utilise des oxydants qui

amènent les ions Mn2+ à l’état d’oxydation +4, et les précipitent sous forme de dioxyde de

manganèse.

Les oxydants les plus utilisés sont : le dioxyde de chlore ClO2, le permanganate

de potassium KMnO4 et l’ozone O3.

Les réactions d’oxydation correspondantes à ces oxydants sont respectivement

les suivantes :

Mn2+ + 2ClO2 + 2H2O MnO2 + 2O2 + 2Cl- + 4H+

3Mn2+ + 2MnO4- + 2 H2O 5MnO2 + 4 H+

Mn2+ + O3 + H2O MnO2 + O2 + 2 H+



Dans notre cas, nous avons choisi le permanganate comme oxydant. Une partie

de ce permanganate participe aussi à l’oxydation de certaines matières organiques et du

fer. La proportion théorique est de 1,9g de KMnO4 pour 1g de Mn

Pratiquement, cette proportion varie en fonction du pH et de la nature de l’eau à

traiter.

c. La décantation

Les flocs et précipités ainsi formés après réaction, se rapprochent et se déposent

au fond du décanteur. Un temps de décantation de 15mn à 30mn est nécessaire pour

avoir une eau claire et limpide, avant de passer à la filtration.

d. La filtration

Cette dernière étape est prévue comme traitement de finition dans la chaîne de

traite ment. Deux étapes de filtration ont été effectuées :

1ère étape : La filtration sur sable qui a pour but d’éliminer les précipités et les flocs

formés non décantables.

2ème étape : La filtration sur charbon actif. Elle est employée pour éliminer les

micro-polluants, les composants organiques (huiles, mousses…) et les éléments

toxiques résiduels. Elle permet aussi de réduire et d’éliminer la coloration, les

odeurs et la DCO résiduelle de l’eau.



CHAPITRE III : RESULTATS ET INTERPRETATIONS

III.1/ Rejet F

1. Essai de floculation par sulfate d’alumine

Les résultats d’optimisation de sulfate d’alumine sont donnés dans le tableau ci-

dessous.

Tableau VI : Résultats d’optimisation de SA

SA 0 80 90 100 110 120

pHed 5,8 5,8 5,8 5,7 5,7 5,7

Tu 334 136 143 148 177 180

P 1,20 0,72 0,54 0,48 0,15 0,20

Pour mettre en évidence l’évolution du traitement pratiqué, nous avons procédé à

un établissement des courbes Tu = f(SA) et P = f(SA)

Observations:

Cet essai nous permet de déterminer la dose optimale de SA pour coaguler l’eau

brute du rejet F. cette dose est de l’ordre de 80mg/l, ainsi que le taux d’abattement de la

turbidité après 15mn de décantation, qui est de 59,3%. Les flocs obtenus sont de petite

taille et décantent assez difficilement.

Concernant l’élimination de P, le rendement d’élimination est de 87,5 pour une

dose SA=110mg/l avec un taux d’abattement de la turbidité de l’ordre de 47 après 15mn

P= f(SA)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 80 90 100 110 120

SA(mg/l)

P(m

g/l)

Tu= f(SA)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 80 90 100 110 120

SA(mg/l)

Tu

(ntu

)

Figure 5 : Evolution de phosphore Figure 4 : Evolution de turbidité



de décantation.

Conclusion partielle :

Le SA a la meilleure capacité d’élimination de phosphore, mais la qualité de l’eau

(turbidité) n’est pas parfaite. De ce fait, nous avons recouru à d’autre méthode, afin d’user

d’un meilleur traitement de l’eau tout en éliminant en même temps les éléments toxiques,

indésirables et les matières en suspension.

Dans le paragraphe suivant, nous avons donc réalisé des essais de traitement par

oxydation et par précipitation.

2. Essai de traitement par précipitation et par oxydation

Mode d’injection :

On utilise la chaux et le permanganate de potassium pour le traitement. Ces

produits sont injectés successivement dans l’eau à traiter sous forme de solutions dont les

concentrations sont : 10g/l pour la chaud et 5g/l pour le permanganate de potassium

Protocole :

Précipitation de P et ajustement du pH par la chaux

La quantité de chaux dépend de la qualité de l’eau à traiter et du pH de l’eau

à atteindre (pH=9-9,5).

Oxydation par KMnO4 : sa quantité est au départ calculée théoriquement par

stœchiométrie, mais pratiquement, cette quantité varie en fonction du pH.

Par conséquent, une série de réactions d’oxydation a été effectuée en se basant, au

départ, de la quantité calculée théoriquement.

Décantation de 15 à 30mn.

Filtration sur sable suivie d’une filtration sur charbon actif.

Mesure des paramètres retenus pour apprécier l’efficacité du traitement.

Les critères d’appréciation des résultats des

essais :

Les paramètres retenus pour apprécier l’efficacité du traitement sont : Le pH, la turbidité,

les MES, les MO, les DBO et DCO, le Mn, le P, la minéralisation.

Présentation des résultats :

Pour chaque essai, les résultats sont présentés dans le tableau VIII ci-après.



.

Tableau VII : Les résultats d’analyses des eaux filtrées

Caractéristiques

Rejet F1 Rejet F2

EB ED EF EB ED EF

Couleur rougeâtre incolore rougeâtre Incolore

pH 5,8 8,9 8,8 5,3 8,5 8,4

Tu 847 15 4,4 334 11 3,8

DBO5 210 18 250 24

DCO 470 90 600 105

MES 360 25 306 15,3

MO 30 9 22 6,5

P (total) 5,7 0,6 4,2 0,2

Mn 14,5 2,1 5,6 1,4

Fe 0,8 Traces 0,2 Traces

Minéralisation 208 334 178 249

Conductivité 224 361 192,7 275

Observations:

On observe, après injection de chaux et de permanganate, un précipité de couleur rouge

brique. Les flocs sont de grande taille et se décantent rapidement. Au vu de ces résultats,

on peut constater que le traitement permet de :

Rectifier le pH de l’eau pour avoir un pH favorable à la réaction de

précipitation.

Favoriser la précipitation des ions métalliques comme le fer …

Précipiter le phosphore et les phosphates.

Eliminer les matières en suspension, qui sont entraînés par les flocs formés.

Eliminer les manganèses.

Réduire la DBO et la DCO.

Interprétations

Concernant la qualité de l’eau : partant des eaux troubles, de couleur rougeâtre,

nous avons produit des eaux d’aspect limpide et sans odeur.

Quant à la turbidité, elle présente des valeurs assez faibles. Pour les phosphores

et les manganèses, on observe des abattements très importants. Ces abattements sont de



l’ordre de 89,5% et 75%.

Pour le fer, il est à l’état de traces dans les eaux filtrées. La réduction de DBO et

de DCO est aussi importante. Elle est de l’ordre de 91,5% et de 80,9%.

Les MES et les MO sont réduits également à un taux d’élimination respectivement

de l’ordre de 93% et de 70%.

A propos de la minéralisation, le traitement que nous avons effectué n’a pas

entraîné d’apport notable en éléments chimiques dans l’eau.

Conclusion partielle :

L’examen des résultats d’analyses des échantillons prélevés permet donc de

conclure qu’après le traitement effectué, on aboutit à un rejet final de moindre degré de

pollution, avec un abattement important des valeurs des paramètres retenus pour évaluer

l’efficacité du traitement. Ce rejet présente des caractéristiques acceptables pour être

rejeté.

III.2 Résumé des résultats d’analyses des eaux

L’examen de l’ensemble des résultats des analyses des échantillons prélevés

permet de constater que les rejets de l’usine sont caractérisés par une turbidité élevée due

à la présence des matières premières utilisées qui sont essentiellement des éléments

chimiques tels que : la silice, le manganèse, le bichromate, les chlorates, le phosphore, la

soufre...

Mais par suite des traitements que nous avons effectués, nous aboutissons à des

rejets de moindre degré de pollution. Cette constatation est vérifiée par le tableau suivant,

qui résume les résultats des analyses :



Tableau VIII : Résumé des résultats d’analyse des eaux

Caractéristiques F1 F2

EB ET t(%) EB ET t(%)

Turbidité 847 4,4 99,5 174 3,8 98,8

DBO 210 18 91,5 250 24 90,4

DCO 470 90 80,9 600 105 82,5

MES 360 25 93 306 15,3 95

MO 30 9 70 22 6,5 70,5

Mn 14,5 2,1 85,5 5,6 1,4 75

P total 5,7 0,6 89,5 4,2 0,2 95

Cr total - - - - - -

EB : Eau Brute

ET : Eau Traitée

t(%) : taux d’élimination (d’abattement)

A la suite du résumé des résultats d’analyse présenté par les tableaux ci-dessus,

nous pourrons dire que les essais de traitement que nous avons effectués se sont avérés

efficaces avec des taux d’abattements notables.

Néanmoins, ces résultats pourraient varier suivant la qualité du rejet, l’abondance

des éléments polluants et les paramètres comme la température, le pH…



Tableau IX : Comparaison de la qualité du rejet avec les normes

Caractéristiques Unité F1 F2 Normes

Turbidité g/l 4,4 3,8 25

DBO mg/l 18 24 50

DCO mg/l 90 105 150

MES /c 25 5,3 60

Mn mg/l 2,1 1,4 5

P total mg/l 0,6 0,2 10

Cr total mg/l - - 2

Au vu du tableau de comparaison ci-dessus, nous constatons que les caractéristiques des

eaux traités F sont inférieurs aux normes des effluents liquides recommandés.



CHAPITRE IV : PROPOSITION DE CHAINES DE TRAITEMENTS DES EAUX

RESIDUAIRES DE L’USINE

Les essais que nous avons effectués nous permettent de proposer la chaîne de

traitement à mettre en œuvre. Dans ce chapitre, on va proposer des procédés pouvant

être adoptés aux rejets de l’usine X, ainsi que les installations nécessaires.

IV.1 : Schémas de traitement

Le traitement est un traitement physico-chimique suivi d’une filtration. Le schéma du

principe est représenté par la figure ci-après :

Figure 6 : Schéma du Procédé de traitement

REJET F

Bassin de rétention

Déphosphatation

Démanganisation

Décantation

Filtration

Vers les milieux récepteurs



1. Bassin de rétention

Ce bassin de rétention est nécessaire car il joue le rôle de décanteur primaire et

assure le refroidissement et l’aération de l’eau résiduaire par l’oxygène de l’atmosphère

avant le traitement. Cette aération a pour but d’éliminer les composés gazeux dissous

dans les eaux usées tels que le gaz odorant comme l’hydrogène sulfuré(H2S), et le

dioxyde de carbone.

2. Déphosphatation et démanganisation

Ce traitement consiste à réduire le taux de phosphore total et de manganèse dans

le rejet F ;

Pour ce faire on a besoin de :

Solution de chaux 10g/l pour la précipitation du P et ajustement de pH

Solution de permanganate de potassium 5g/l pour l’oxydation (quantité calculée

théoriquement par stœchiométrie)

3. Décantation et filtration

Un bassin de décantation est indispensable pour avoir une eau claire et

limpide avant de passer à la filtration. La filtration est la dernière étape de traitement de

finition dans la chaîne de traitement est effectué en deux étapes :

filtration sur sable (élimination des précipités et flocs),

filtration sur charbon actif (élimination micro polluants, les éléments toxiques

résiduels, coloration, odeurs, DCO résiduelle de l’eau.

Conclusion Générale Traitements des eaux usées Industrielles


CONCLUSION GENERALE

L’objet de ce mémoire représente une contribution aux différentes recherches

réalisées sur le traitement des eaux industrielles utilisant des matières toxiques telles que

le cas d’une usine de fabrication d’allumettes, sujet de notre étude.

Le rejet des eaux usées non traitées dans le milieu naturel peut causer des

nuisances, des problèmes de santé et la contamination des eaux de surface et des eaux

souterraines.

L’objectif de ce travail était, donc, de chercher des méthodes d’élimination des

composants pouvant nuire l’environnement et de récupérer l'eau jusqu’à ce qu’elle

atteigne la qualité requise pour l’usage pour lequel elle est destinée, soit rejetés dans la

nature soit réutilisé par l’usine.

Nous avons, ainsi, mis en essai des méthodes d’élimination et/ou de réduction des

principaux composants comme le chrome(VI), le manganèse et le phosphore contenu

dans les eaux usées d’une usine de fabrication des allumettes.

Les résultats de nos recherches ont proposé de séparer les deux rejets : d’un côté

le rejet issu de fabrication du frottoir d’allumette et d’une autre côté le rejet provenant de la

fabrication de la pâte pour la tête d’allumette, ceci étant, pour éviter l’éventuelle explosion

qui pourrait se produire si on mélange les deux rejets.

Ainsi, comme chaque rejet a ses spécificités en matière de composition chimique,

nous devrions procéder séparément à l’analyse et au traitement, une fois les éléments

toxiques et/ou indésirables sont éliminés ou réduits, on les mélange dans un bassin de

décantation pour pouvoir ensuite passer à filtration sur sable puis sur charbon actif.

Le choix du type de traitement des rejets à adopter en général, a été proposé dans

notre dernier chapitre mais il s’appuie aussi sur le coût, les contraintes techniques et

environnementales.

Dans ce sens, nous souhaitons la réalisation des recherches futures relatives aux

nanotechnologies pour le traitement des eaux usées industrielles.

Références Bibliographiques et Webographiques Traitements des eaux usées Industrielles


46

REFERENCES BIBLIOGRAPHIES ET WEBOGRAPHIES

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[22] : Fiche d’information - Charbon actif en poudre

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physique, université d’Antananarivo, 51 pages ; 2011.

Annexes Traitements des eaux usées Industrielles


a. 1

ANNEXES

Annexes 1 : le décret MECIE

Toute unité industrielle soumise à autorisation, conformément aux dispositions des textes

réglementaires en vigueur de la Loi 99-021 du 19 Août1999 relative à la politique de

gestion et de contrôle des pollutions industrielles

Toute unité de transformation de produits d'origine animale (conserverie, salaison,

charcuterie, tannerie, …) de type industriel

Toute unité de fabrication d'aliments du bétail permettant une capacité de production de

plus de 150 t/an.

Annexes 2 : La norme de rejet d’effluant liquide

Environnement Ensemble des composantes, tant naturelles qu’artificielles, déterminantes

de la vie humaine, végétale et animale qui fait intervenir des facteurs

biologiques, écologiques, socio-économiques, culturels et technologiques.

Tous facteurs étant à la base des interactions spatio-temporelles entre

l’Homme et la Nature.

Milieu ambiant Ensemble des objets matériels, des êtres vivants, des ressources et des

systèmes physiques, chimiques, biologiques, sociaux ; économiques et

culturels où les éléments sont en état constant d‘interdépendance les uns

par rapport aux autres

Polluant Toute substance ou toute cause susceptible d’altérer le milieu ambiant de

telle sorte qu’il ne puisse plus convenir à (aux) l’utilisation(s) qui lui est

(sont) normalement destinée(s)

Norme Pour les ‘biens et services’, on entend par ‘norme’, toute spécification

technique accessible au public établie avec la coopération et le consensus

de toutes les parties intéressées, fondée sur les résultats de la science, de

la technologie et de l’expérience, visant à l’avantage de la communauté

dans son ensemble.

La définition d’une ‘norme environnementale’ en est quelque peu différente

en ce sens qu’elle représente une limite fixée en fonction de la toxicité, de

l’écotoxicité, etc. du polluant considéré au-dessus de laquelle des

perturbations de toute ou partie des composantes du milieu ambiant et/ou

de la santé humaine sont susceptibles de se produire.

Pesticide Toute substance destinée à prévenir détruire, attirer, repousser, ou


a. 2

combattre tout élément nuisible, y compris toute espèce indésirable de

plantes ou d’insectes pendant la production, le stockage, le transport , la

distribution et la préparation d’aliments, de denrées agricoles ou de

produits pour l’alimentation humaine et animale, ou pouvant être

administrée aux animaux pour les débarrasser d’ectoparasites. Ce terme

englobe les substances utilisées comme régulateurs de la croissance

végétale, défoliants, desséchants, agents d’ébourgeonnement ou

inhibiteurs de germination, ainsi que les substances appliquées aux

cultures avant et après le transport. Il exclut normalement les engrais, les

éléments nutritifs destinés aux plantes et aux animaux, les additifs

alimentaires et les médicaments vétérinaires.

Valeur limite Dans le présent texte, elle est définie comme étant la valeur moyenne du

paramètre considéré à ne pas dépasser sur une journée de travail et

tendant à préserver la qualité du milieu récepteur considéré.

Annexes 3 : Décrets Ministère de l’Environnement portant classification des eaux de

surface et règlementation des rejets d’effluents liquides

Le Ministre de l’Environnement,

Vu la Constitution,

Vu la loi n°90.033 du 21 Décembre 1990 relative à la Charte de l’Environnement Malagasy et ses

modificatifs

Vu la loi 98.029 du 20 janvier 1999 portant Code de l'Eau

Vu la loi 99.021 du 19 août 1999 portant politique de gestion et de contrôle des pollutions d'origine

industrielle

Vu le décret 2002-450 du 16 Juin portant nomination du Premier Ministre, Chef du Gouvernement

Vu les Décrets n° 2OO2-451 du 18 Juin 2OO2 modifié par le décret n° 2OO2-496 du 02 Juillet 2OO2 et

le décret n° 2OO2-493 du 24 Juin 2002 portant nomination des Membres du Gouvernement

Vue le Décret n° 2002-493 du 24 Juin 2002 modifié par le Décret n° 2002-810 du 07 Août 2002 fixant les

attributions du Ministre de l'Environnement ainsi que l'organisation générale de son Ministère.

Sur proposition du Ministre de l'Environnement

En conseil du Gouvernement,


a. 3

DECRETE :

Article 1 : Le présent texte porte sur la classification des eaux de surface et sur les normes de

rejet d’effluents aqueux dans le milieu naturel.

Article 2 : Le présent texte est applicable à tous les établissements (publics ou privés) et à tous

les secteurs d'activités économiques.

Article 3 : Les eaux de surface (cours d'eau, lacs et tous plans d'eau) sont classées de la manière

suivante:

Classe A: bonne qualité, usages multiples possibles

Classe B: qualité moyenne, loisirs possibles, baignade pouvant être interdite

Classe C: qualité médiocre, baignade interdite

HC: hors classes, contamination excessive, aucun usage possible à part la navigation. La

présence de germes pathogènes désigne directement une catégorie hors classes.

C'est le paramètre le plus mauvais qui déterminera la classe d'une eau donnée.

PARAMETRES Classe A Classe B CLASSE C Hors classes


Oxygène dissous

(mg/l) 5OD 3<OD<5 2<OD3 OD<2

DBO5 (mg/l) DBO5 5<DBO20 20<DBO70 70<DBO

DCO (mg/l) DCO20 20<DCO50 50<DCO100 100<DCO

Présence de

germes

pathogènes

Non Non Non Oui

FACTEURS PHYSIQUES ET CHIMIQUES

Couleur (échelle

Pt-Co) coul<20 20coul30 30<coul

Température

(°C) <25 25<30 30<35 35<

pH 6,0pH8,5

5,5<pH<6,0

ou

8,5<pH<9,5

pH5,5

ou

9,5pH

MES (mg/l) MES<30 30MES<60 60MES<100 100<MES


a. 4

Conductivité

(µS/cm) 250 250<500 500<3000 3000<

Article 4 : Sont notamment considérés comme des rejets liquides polluants:

- les eaux usées provenant des infrastructures hôtelières; - les effluents industriels provenant de tous types d'activités de production manufacturière ou de

transformation; - les eaux de vidange provenant des activités touchant les hydrocarbures (station de service,

eaux de lavage de véhicules, garages de réparation de véhicules, unités de stockage).

Article 5 : Afin de préserver les ressources en eau (objectifs de qualité), les rejets d'eaux usées

doivent être incolores, inodores et respecter la qualité suivante:

PARAMETRES UNITE NORMES

FACTEURS ORGANOLEPTIQUES ET PHYSIQUES

pH

Conductivité

Matières en suspension

Température

Couleur

Turbidité

s/cm

mg/l

°C

Échelle Pt/Co

NTU

6,0 - 9,0

200

60

30

20

25

FACTEURS CHIMIQUES

Dureté totale comme CaCO3

Azote ammoniacal

Nitrates

Nitrites

NTK (azote total Kjeldahl)

Phosphates comme PO43-

Sulfates comme SO4- -

Sulfures comme S- -

Huiles et graisses

Phénols et crésols

Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP)

Agents de surface (ioniques ou non)

Chlore libre

Chlorures

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l-N

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

180,0

15,0

20,0

0,2

20,0

10,0

250

1,0

10,0

1,0

1,0

20

1,0

250


Demande chimique en oxygène (DCO) mg/l 150


a. 5

Demande biochimique en oxygène (DBO5) mg/l 50

FACTEURS INDESIRABLES

MÉTAUX

Aluminium

Arsenic

Cadmium

Chrome hexavalent

Chrome total

Fer

Nickel

Plomb

Etain

Zinc

Manganèse

Mercure

Sélénium

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

5,0

0,5

0,02

0,2

2,0

10,0

2,0

0,2

10,0

0,5

5,0

0,005

0,02

PARAMÈTRES UNITE NORMES

AUTRES SUBSTANCES

Cyanures

Aldéhydes

Solvants aromatiques

Solvants azotés

Solvants chlorés

Pesticides organochlorés

Pesticides organophosphorés

Pyréthrinoïdes

Phénylpyrrazoles

Pesticides totaux

Antibiotiques

Polychlorobiphényls

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

0,2

1,0

0,2

0,1

1,0

0,05

0,1

0,1

0;05

1,0

0,1

0,005

RADIOACTIVITÉ Bq 20

FACTEURS MICROBIOLOGIQUES

Coliformes totaux

Escheriscia coli

Streptocoques fécaux

Clostridium sulfito-réducteurs

Colonies

500

100

100

100


a. 6

Les paramètres de base pour chaque secteur d'activité seront extraits de ce tableau en fonction

des besoins de la situation.

Article 6 : Aucun effluent ne doit causer des nuisances olfactives à une distance de 10 mètres de

la source.

Article 7: Les prélèvements seront effectués de manière à assurer une représentativité des

effluents au(x) points de rejet: soit un minimum de 8 échantillonnages primaires par point de rejet

et répartis sur une journée (conforme au rythme de travail de l'unité) avec lesquels un échantillon

moyen sera obtenu. Un échantillonnage continu avec un appareillage adéquat constitue l'idéal. Si

le débit et/ou la nature des rejets change(nt) en fonction de la nature des différentes opérations

unitaires effectuées quotidiennement, un échantillon moyen pondéré (débit instantané et durée)

sera à obtenir.

Article 8: Les valeurs limites de rejet seront définies par d'autres textes qui peuvent prendre un

caractère sectoriel suivant leurs spécificités; elles tiendront compte de la qualité des milieux

récepteurs.

Article 9: Les effluents ne doivent présenter aucun risque microbiologique pour les riverains.

Article 10: a) Les épandages de boues issues de traitement d'eaux usées ne peuvent se faire que

dans les conditions suivantes:

Elément Concentration maximale dans la boue

(mg/kg de matières sèches) Apport maximal en kg/ha/10 ans

Cd 40 1.5

Cr 2.000 45

Cu 2.000 120

Hg 20 1

Ni 400 30

Se 200 1

Zn 6.000 300

Cr+Cu+Ni+Zn 8.000 120

Toutefois, aucun épandage ne pourra plus être effectué sur un sol dont la concentration en

éléments de traces atteint déjà les seuils suivants:


a. 7

Elément Concentration dans le sol (mg/kg de matières sèches)

Cd 3

Cg 200

Cu 140

Hg 1,5

Ni 75

Pb 300

Se 10

Zn 300

b) Après épandage de boues, le pH du sol ne doit pas être inférieur à 6.

Article 11: En période d'épidémie, les autorités compétentes peuvent instituer d'autres analyses

bactériologiques particulières.

Article 12: Le présent décret sera publié dans le journal officiel de la République et diffusé et

communiqué partout où besoin sera. En collaboration avec les autres Ministères techniques, le

Ministère chargé de l'Environnement sera chargé de l'application du présent décret.

Antananarivo, le 15 avril 2003

Annexes 4 : les facteurs organoleptiques

Mesure de la couleur

La coloration d’une eau est dite vraie ou réelle lorsqu’elle est due aux seules substances

en solution. Elle est dite apparente quand les substances en suspension y ajoutent leur

propre coloration. Les couleurs réelles et apparentes sont approximativement identiques

dans l’eau claire et les eaux de faible turbidité.

Méthode au Platine-Cobalt

Matériel spécial : tube à colorimétrie ou tube de Nessler

Réactifs : solution de platine- cobalt (0,5g de platine/l) ; solution de chloroplatinate

de potassium (K ) 1,245g ; chlorure de cobalt cristallisé (CoCl ,6H O) 1g ; acide

chlorhydrique 100 ml et de l’eau distillée à 1000 ml

Dissoudre le chloroplatine de potassium et le chlorure de cobalt dans une petite quantité

d’eau contenant de l’acide chlorhydrique. Etendre à un litre après dissolution. Cette

solution a, par définition, une couleur de 500.

Solution de comparaison


a. 8

Les solutions de comparaison sont préparées en pratiquant les dilutions indiquées dans le

tableau ci-après :

Couleur Nombre de millilitres de la

solution 500

Eau distillée (en ml)

5 0,5 49,5

10 1 49

15 1,5 48,5

20 2 48

25 2,5 47,5

30 3 47

35 3,5 46,5

40 4 46

45 4,5 45,5

50 5 45

60 6 44

70 7 43

Ces opérations se font dans des tubes à colorimétrie numérotés. La gamme ainsi est mise

à l’abri de toute poussière.

Mode opératoire

Si l’eau présente de MES, éliminer celles-ci par centrifugation, le papier filtre ayant

une action décolorante. Avant l’opération, diluer avec de l’eau distillée les eaux de couleur

supérieure à 70.

Remplir un tube de Nessler avec l’échantillon dans des conditions analogues à

celles des tubes contenant les solutions étalons. Faire la comparaison e regardant dans

l’axe du tube de haut en bas, au –dessus d’une surface blanche ou réfléchissante orientée

de façon telle que la lumière est renvoyée vers le haut à travers la colonne du liquide.

Expression des résultats


a. 9

L’unité de couleur correspond à 1 mg de platine par litre. Les lectures sont données

directement en mg de platine au litre et les résultats exprimés en nombre entier et classés

comme suit :

-la couleur entre 1 et 50 sera donnée à l’unité la plus proche

-la couleur entre 51 et 100 sera donnée au multiple de 5 le plus proche



Méthode par comparaison avec des disques colorés

Sur le terrain, il est plus commode de comparer la couleur de l’eau à celles des disques

colorés placés à l’extrémité d’un tube dirigé vers une surface blanche.

Les disques de verre sont tels qu’ils correspondent aux intensités de coloration de

l’échelle faite avec la solution de platine.

o Mesure de l’odeur

Une eau destinée, à l’alimentation doit être inodore. En effet, toute odeur est un signe de

pollution ou de la présence de matières organiques en décomposition. Ces substances

sont en général en quantité si minime qu’elles ne peuvent être mises en évidence par les

méthodes d’analyses ordinaire. Le sens olfactifs peut seul, dans une certaine mesure, les

déceler.

Principe

Dilution de l’eau à examiner jusqu’à ce qu’elle ne présente plus l’odeur

perceptible.

Réactif

-Eau inodore

Elle est préparée en faisant passer de l’eau potable sur du charbon actif en grains à la

vitesse maximum de 20 litres à l’heure (faite passer de l’eau potable sur du charbon actif

en grains à la vitesse de 6 litres à l’heure. Vérifier avant l’emploi l’odeur)

Mode opératoire

-Précautions générales : Une certaine pratique est nécessaire pour développer la

sensibilité de l’odorat. Bien nettoyer la verrerie et la rincer à l’eau désodorisée. Opérer

dans une pièce, à l’abri de l’odeur étrangère extérieure. Toutes les dilutions seront

examinées à la même température et comparées à un échantillon d’eau sans odeur. Le

travail de l’opérateur sera ainsi réduit à dire s’il y a odeur ou non. Pour les odeurs fortes,

les diluer suffisamment pour que l’opérateur commence son expérience sur des dilutions


a. 10

en dessous du seuil de perception. Ne pas opérer trop longtemps (une heure au

maximum) pour ne pas fatiguer l’odorat.

-Détermination de l’odeur : obtenir approximativement l’échelle de la façon suivante :

Dans un 1er erlenmeyer mettre 50 ml d’échantillon, dans un 2ème 16 ml, dans un 3ème 6 ml

te compléter chaque flacon à 240 ml avec de l’eau inodore, dans un 4ème, mettre 240 ml

d’eau désodorisée à titre de référence. Pour être complète, la détermination sera faite à

froid (25°C) et à chaud (60°C) après chauffage sur plaque ou dans un bain. Dans tous les

cas ne pas faire varier la température de plus de un degré au cours d’une opération.

Secouer chaque flacon 3 ou 4 fois avant de sentir pour caractériser le type d’odeur. Pour

augmenter la précision, respirer tour à tour l’eau désodorisée te l’échantillon de dilution.

Classer les flacons qui ont une odeur te ceux qui n’en ont pas, puis en déduire les

dilutions intermédiaires à faire.


Les résultats sont données en nombre exprimant la valeur du seuil de perception de

l’odeur ont la nature est précisée. Cette valeur correspond au chiffre de la plus grande

dilution donnant une odeur perceptible.

Exemple : 6 ml dans 240 ml étant la plus grande dilution donnant une odeur perceptible, la

valeur du seuil de perception est 240/6=40.


a. 11

Annexes 5 : Mesure du pH

L’appareil qui mesure le pH est le pH-mètre

Description de l’appareil :

-pH Meter CG 840 (appareil à éléctrode)

-Schott-Gerate Gmbh

-TypGC840 Nr 294906

-90-240V 50/60Hz

-2, 5 VA Made in Germany

Pour l’étalonnage de l’appareil :

-utilisation d’une solution tampon à pH=7

-utilisation d’une solution tampon à pH=4


a. 12

Annexes 6 : Mesure de la conductivité

LA CONDUCTIVITE ELECTRIQUE-MINERALISATION

La conductivité est un paramètre physico-chimique variant avec la température qui

est en relation directe avec la concentration es substances dissoutes dans l’eau. On

mesure la conductivité avec un conductimètre et sa mesure doit être inférieure à 2000

µS/cm à 20 °C.

On le mesure sur l’appareil conductimètre. On étalonne l’appareil avec une solution

étalon à conductivité 1278 µS/cm à 20 °C qui est un produit Prolabo. L’unité de mesure

est le µS/cm et le calibrage de l’appareil a un valeur de conductivité de 1278 µS/cm.

La relation entre la minéralisation totale d’une eau et sa conductivité est résumée

dans le tableau suivant :

Tableau de calcul de la minéralisation à partir de la conductivité

Conductivité χ (µS/cm) Minéralisation (mg/l)

χ<50 µS/cm 1,365079 x χ (µS/cm) à 20 °CC

50 µS/cm<χ<166 µS/cm 0,947658 x χ (µS/cm) à 20 °C

166 µS*/cm<χ<333 µS/cm 0,769574 x χ (µS/cm) à 20°C

333 µS/cm<χ<833 µS/cm 0,715920 x χ (µS /cm) à 20°C

833 µS/cm<χ<10000 µS/cm 0,758544x χ (µs/cm) à 20°C

10000 µS/cm<χ 0,850432 x χ (µS/cm) à 20°C


a. 13

Annexes 7 : Mesure de la Turbidité

Définition :

L’appréciation de l’abondance des matières en suspension finement divisées dans

l’eau mesure son degré de turbidité.

Les mesures de turbidité ont un grand intérêt dans le contrôle de l’épuration des eaux

brutes.

La turbidité est d’autant plus faible que le traitement de l’eau été plus efficace.

La turbidité peut être évaluée par un certain nombre de méthodes qui sont pratiquées

suivant les nécessités sur terrain ou laboratoire.

Principe :

Mesure de l’intensité de lumière diffractée par les particules en

suspension dans l’eau.

Mode opératoire :

Avant toutes mesures, étalonner l’appareil au moyen de la solution étalon.

Rincer la cuve turbidimètrique avec l’eau à analyser, remplir avec précaution pour éviter la

formation de bulles d’air.

Essuyer la cuve pour effacer toutes traces de doigts.

Effectuer la mesure en choisissant la bonne gamme.

Unités :

Plusieurs unités sont utilisées suivant le type d’appareils tels que FTU, NTU, JTU

1 NTU=1 JTU=8 gouttes de mastic

1 FTU=10 NTU=10 JTU=80 gouttes de mastic


a. 14

Annexes 8 : Le procédé JAR Test

But

Ces essais ont pour but de déterminer la nature et les doses de réactif à utiliser pour

assurer la clarification d’une eau.

Principe

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

après introduction de quantité croissante de floculant en solution dans cinq ou six béchers.

Matériels

Floculateur à vitesse réglable de 0 à 150 tr/mn

5 à 6 béchers de 11

Siphon

Pipette

Chronomètre

Turbidimètre

Mode opératoire

Noter l’aspect, la turbidité de départ de l’eau à analyser

Agiter l’eau brute et en remplir les béchers

A l’aide d’une pipette, introduire dans chaque béchers des quantités

croissantes de réactifs.

Placer les béchers sur le floculateur et abaisser les hélices dans

l’eau.

Effectuer une agitation rapide à 80 tours par minute pendant 2 mn,

puis une agitation lente à 20 tours par minute pendant 20 mn.

Laisser décanter 10 à 15 mn.

Siphonner une certaine quantité d’eau dans chaque bécher.

Mesurer la turbidité des eaux siphonnées.

Noter la quantité de floculation dans chaque bécher


a. 15

Annexes 9 : les Matières en suspension MES

Méthode par filtration

PRINCIPE :

Le principe est de déterminer la masse de matières particulaires contenues dans les eaux.

L’eau est filtrée sur un creuset en verre fritée ; le poids de la matière retenue est obtenu

par différence de poids du filtre, avant et après filtration.

MODE OPERATOIRE :

Après remplissage du creuset filtrant avec l’échantillon d’eau, la trompe à eau est mise en

marche progressivement, de matière à assurer une filtration lente et régulière.

Après filtration complète de l’échantillon, la vase est soigneusement rincée à l’eau distillée,

les eaux de lavage sont ajoutées dans le creuset filtrant.

La membrane filtrante est ensuite placée dans une étuve à 35°C, puis laisser refroidir.

La pesée est effectuée à la balance de précision, à moins de 0,2mg près ; la lecture est

faite après 3mn de séjour de la membrane filtrante dans la balance.

EXPRESSION DE RESULTAT :

Teneur en MES (mg/l)

P1 et P0 étant les masses en mg de la membrane filtrante chargée après séchage et de la

tare.

V étant le volume en ml de la prise d’essai.


a. 16

Annexes 10 : méthode de détermination de la demande biochimique en oxygène (DBO)

Définition :

C’est la quantité d’oxygène, exprimée en mg/l, nécessaire aux micro-organismes

pour métaboliser certaines matières organiques présentes dans l’eau. Normalement, ce

phénomène dure 21 jours. Mais comme ce délai est trop long pour des déterminations de

routine, conventionnellement, on se contente de la valeur obtenue en 5 jours d’incubation

ou DBO5.

Principe :

Transfert de l’oxygène vers l’échantillon.

Un échantillon mesuré d’eau résiduaire est placé dans chaque flacon brun.

Les flacons sont placés sur l’appareil et connectés par leurs bouchons et tubes vinyles

aux manomètres à mercure fermés. Dans le flacon, au-dessus de l’échantillon d’eau se

trouve de l’air qui contient 21% d’oxygène. Les bactéries utilisent continuellement due

l’oxygène pour oxyder la matière organique présente ; ainsi, l’oxygène est éliminé de

l’échantillon. L’air au-dessus de l’échantillon remplace l’oxygène consommé et une

diminution de la pression d’air se produit dans le flacon.

Fonctionnement du manomètre

La diminution de la pression de l’air fait monter le mercure dans le manomètre et

indique une valeur sur l’échelle de DBO en mg/l. Le manomètre étant un système fermé,

les variations de pression atmosphérique extérieure n’affectent pas la mesure.

Elimination du gaz carbonique par l’hydroxyde de lithium.

Le gaz carbonique est produit par mes micro-organismes qui oxydent les matières

organiques et doit être éliminé du système de manière à ce que la différence de pression

dans le système soit seulement proportionnelle à la quantité d’oxygène utilisé. Le gaz

carbonique est absorbé en plaçant des cristaux d’hydroxyde de lithium dans la capsule de

chaque flacon.

Mode opératoire :

Utiliser une éprouvette graduée propre pour mesurer le volume

d’échantillon désiré (se rapporter aux échelles ci-après) dans un flacon brun ; l’échantillon

doit être réchauffé ou refroidi jusqu’à moins de 20°C avant d’être mesuré.

A l’aide de l’entonnoir, vider le contenu d’une gélule d’hydroxyde de

lithium dans chaque cupule. Placer une cupule dans le goulot de chaque flacon. Ne pas

laisser des particules d’hydroxyde de lithium tomber dans l’échantillon. Si cela se produit,

l’échantillon doit être éliminé et un nouveau doit être préparé.

Placer le flacon sur l’appareil. Mettre le moteur en marche en

branchant la prise électrique.

Les bouchons des manomètres étant ouverts, visser légèrement les

flacons.


a. 17

Ne pas les serrer. Placer l’appareil dans un incubateur. La température d’incubation

recommandée est de 20°C.

Attendre environ 30 minutes (temps habituellement nécessaire pour

atteindre l’équilibre de température). Dévisser les bouchons des flacons. Serrer lentement

les bouchons des manomètres et visser les bouchons des flacons. Si l’échantillon n’est

pas à l’équilibre de température, il peut se produire rapidement une lecture positive ou

négative. Si cette variation rapide se produit, desserrer légèrement les bouchons des

manomètres et des flacons, puis les resserrer lorsque l’équilibre est atteint. Desserrer les

boutons sur les échelles manométriques et aligner le zéro sur le sommet des colonnes de

mercure. Si le mercure ne s’aligne pas sur le zéro, desserrer le bouchon de flacon et le

bouchon du manomètre, puis serrer les bouchons et réajuster les échelles.

Interprétation des résultats :

Si le mercure est effectué correctement, les résultats des 5 premiers jours doivent

indiquer une lecture de DBO de plus en plus importante.

Echelles :

Gamme de DBO Volume d’échantillon

nécessaire

Echelle

0-35 mg/l

0-350 mg/l

0-70 mg/l

0-700 mg/l

420 ml

160 ml

355 ml

95 ml

0-35 mg/l

0-350 mg/l

0-70 mg/l

0-700 mg/l


a. 18

Annexes 11 : A-9-Méthode de détermination de la demande chimique en oxygène (DCO)

C’est une analyse volumétrique

Méthode au bichromate de potassium

Principe

Dans les conditions définies, certaines matières contenues dans l’eau sont

oxydées par un excès de dichromate de potassium, en milieu acide te en présence de

sulfate d’argent et de sulfate de mercure. L’excès de dichromate de potassium est dosé

par le sulfate de fer et d’ammonium.

Réactifs

Eau distillée fraîchement préparée

Sulfate de mercure cristallisé

Solution de sulfate d’argent :

1. Sulfate d’argent cristallisé : 6,6g

2. Acide sulfurique (d=1,84) q.s.p. 1000m

Solution de sulfate de Fer et d’ammonium 0,25 N :

1. Sulfate de fer et d’ammonium 98g

2. Acide sulfurique (d=1,84) 20 ml

3. Eau distillée

4. Le litre de cette solution est vérifié à chaque jour d’expérience

Solution de dichromate de potassium 0,25 N :

1. Dichromate de potassium (séché 2 heures à 110 °C) 12,25g

2. Eau distillée q.s.p 1000 ml

Solution de ferroine :

1. 1-10 phénantroline 1,485g

2. Sulfate de fer 0,695g

3. Eau distillée q.s.p 100 ml

Vérification du titre de la solution de sulfate de fer et d’ammonium

Dans un bécher, mettre 25ml, exactement mesurés, de solution de dichromate de

potassium 0,25 N te compléter par l’eau distillée.

Ajouter 75ml d’acide sulfurique (d=1,84)

Laisser refroidir puis ajouter quelques gouttes de solution de sulfate de fer et d’ammonium

pour obtenir le virage au rouge violacée.


a. 19

Mode opératoire

Introduire 50ml d’eau à analyser dans un ballon de 500ml ou,

éventuellement une même quantité de dilution.

Ajouter 1g de sulfate de mercure cristallisé et 5ml de solution

sulfurique de sulfate d’argent.

Chauffer si nécessaire, jusqu’à parfaite dissolution

Ajouter 25ml de solution de dichromate de potassium 0,25N puis

70ml de solution sulfurique de sulfate d’argent.

Porter à l’élaboration pendant 2 heures sous réfrigérant à reflux

adapté au ballon

Laisser refroidir puis, diluer à 350ml avec de l’eau distillée.

Ajouter quelques gouttes de solution de ferroine

Déterminer la quantité nécessaire de solution de sulfate de fer et

d’ammonium pour obtenir le virage au rouge violacée. Procéder aux

mêmes opérations sur 50ml d’eau distillée.


La demande chimique en oxygène, exprimée en mg d’oxygène par litre est égale à :

8000(Va-Vb)/V

Où :

Va : volume de sulfate de fer et d’ammonium nécessaire au dosage (ml)

Vb : volume de sulfate de fer et d’ammonium nécessaire à l’essai à blanc (ml)

T : titre de la solution de sulfate de fer et d‘ammonium

V : volume de la prise d’essai. Cette méthode permet d’oxyder la plupart des composés

organiques à 95 % contenues dans les échantillons à analyse.


a. 20

Annexes 12 : méthode de détermination de la teneur en matières organiques (MO)

DOSAGE DES MATIERES ORGANIQUES

OXYDABILITES AU PERMANGANATE DE POTASSIUM

L’opération consiste à mesurer en milieu alcalin (solution saturée de NaHCO3) et en

milieu acide (solution d’acide sulfurique H2SO4 au ½), la quantité d’oxygène enlevée au

permanganate de potassium KMnO4 N/80, par mes matières organiques d’origine animale

et végétale contenue dans une eau en présence de sel de Mohr 5g/l ;

Le volume de KMnO4 versé représente le nombre de milligramme d’oxygène

consommé par litre.

Réactifs utilisés

Solution saturée de bicarbonate de sodium NaHCO3

Solution de permanganate de potassium KMnO4 N/80

Acide sulfurique H2SO4 ½

Sel de Mohr Fe(NH4)2(SO4), 6H2O

Mode opératoire

Prélever 100ml d’eau à analyser

Verser 5ml de NaHCO3 saturé

Porter à l’ébullition

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

Refroidir et y ajouter encore 2ml de H2SO4 avec 10ml de sel de Mohr

Titrer avec KMnO4 jusqu’à l’apparition de couleur rose persistante. Soit V1 le volume de

KMnO4 versé

Recommencer mes mêmes opérations avec de l’eau distillée. Soit V2 le volume d KMnO4

versé


La quantité de matières organiques est obtenue en faisant la différence entre V1

et V2

M.O (mg/l)= V1-V2 :


a. 21

Annexes 13 : Références Normatives des Méthodes

ANNEXE : REFERENCES DES METHODES D'ANALYSE

PARAMETRES METHODE ANALYTIQUE DE LA JIRAMA REFERENCES AFNOR

Echantillonnage Echantillonnage moyen pondéré sur un cycle de production

NF T90.100

Couleur Méthode au chloroplatinate (échelle de Platine) NFT 90.034

Odeur Méthode directe NFT 90.033

pH Méthode électrométrique NF T90.008

Matières en suspension - Filtration sur disque filtrant - Centrifugation - Filtration sur papier lent

NF T90.105

Turbidité Mesure directe avec un turbidimètre / néphélomètre

NF T90.033

Conductivité Méthode électrochimique NF T90.031

Sulfate Méthode colorimétrique

NF T90.040

Phosphore total Méthode colorimétrique NF T90.023 DBO5 Méthode des dilutions NF T90.103 DCO Méthode au bichromate NF T90.101 Fer Méthode hydrocure NF T90 017 Manganèse Méthode colorimétrique NFT 6869 Chrome total Méthode colorimétrique NFT 11855 Silice Méthode hydrocure NFT 8215


TABLES DES MATIERES

SOMMAIRE .................................................................................................................. i

REMERCIEMENTS ..................................................................................................... ii

LISTES DES ABREVIATION ET DES ACRONYMES ........................................... iii

LISTE DES TABLEAUX ............................................................................................ iv

LISTE DES FIGURES .................................................................................................. v

LISTE DES ANNEXES ............................................................................................... vi

INTRODUCTION GENERALE................................................................................... 1

CHAPITRE I CLASSIFICATION DES EAUX ......................................................... 2

I.1 Les Eaux douces naturelles .................................................................................. 2

I.2 Les Eaux de mer ................................................................................................... 2

I.3 Les Eaux usées ..................................................................................................... 2

I.4 Les Caractéristiques des eaux .............................................................................. 3

Chapitre II LES EAUX USEES INDUSTRIELLES ................................................... 6

II.1 Définition ............................................................................................................ 6

II.2 Classification des eaux USEES industrielles ..................................................... 6

II.3 Les différentes utilisations de l'eau dans l'industrie ........................................... 6

II.4 mesures du degré de pollution des eaux usées Industrielles ............................. 7

1. Les MES : Matières en suspension. .............................................................. 7

2. La Demande Biologique en Oxygène et la Demande Chimique en Oxygèn 8

3. La couleur ...................................................................................................... 8

4. Le pH ............................................................................................................. 8

5. Les éléments azotés ....................................................................................... 8

6. Les éléments phosphorés ............................................................................... 9

7. Les éléments toxiques ou indésirables .......................................................... 9

II.5 Nature et origine des effluents industriels ......................................................... 9

CHAPITRE III LA POLLUTION INDUSTRIELLE ................................................ 11

III .1 Définition........................................................................................................ 11

III. 2 Les éléments de pollution industrielle .......................................................... 11

III.3/ Classification de la pollution industrielle ..................................................... 11

III.4 Les Rejets Industriels ..................................................................................... 12

1. Les formes de rejets industriels .................................................................. 12


2. Les milieux récepteurs de rejets industriels ................................................ 12

III.5 conséquences de la pollution industrielle ........................................................ 13

III.6 Normes et recommandations pour le déversement de rejets industriels ........ 13

1. La Loi N° 99.021 ......................................................................................... 13

2. Normes de rejet .......................................................................................... 14

CHAPITRE IV GENERALITES SUR LE TRAITEMENT DES EAUX USEES

INDUSTRIELLES ...................................................................................................... 16

IV.1 Le Prétraitement ............................................................................................. 16

1. Le dégrillage ................................................................................................ 16

2. Le dessablage .............................................................................................. 16

3. Le dégraissage ............................................................................................. 17

4. Le tamisage ................................................................................................. 17

IV.2 Le traitement primaire ................................................................................... 17

1. La décantation primaire ............................................................................... 17

2. La flottation ................................................................................................. 18

3. La neutralisation .......................................................................................... 18

IV.3 Traitement secondaire .................................................................................... 19

1. Traitement physico-chimique ...................................................................... 19

2. Traitement biologique ................................................................................. 21

IV.4 Traitement tertiaire ......................................................................................... 23

1. La filtration sur sable................................................................................... 23

2. L’adsorption sur charbon actif .................................................................... 24

3. La désinfection ............................................................................................ 24

IV.5 Résume ........................................................................................................... 24

IV.6 Conclusion...................................................................................................... 25

PARTIE II : ETUDES EXPERIMENTALES ............................................................ 26

CHAPITRE I : PRESENTATION GENERALE DU CADRE DE L’ETUDE DE LA

SOCIETE X ................................................................................................................. 27

I.1 Historique ........................................................................................................... 27

I.2 Besoin en Eau..................................................................................................... 27

1. Ressource en eau : ....................................................................................... 27


2. Utilisation de l’eau : .................................................................................... 27

I.3.Installations Existantes et Production ................................................................ 27

1. Matières premières : .................................................................................... 27

2. Consommation : .......................................................................................... 28

3. Installations existantes et production de l’usine : ....................................... 28

I.4. Les eaux usées de l’usine .................................................................................. 29

1. Composition ................................................................................................ 30

2. Caractéristiques des rejets ........................................................................... 30

3. Installations déjà existantes ......................................................................... 31

4. Nécessité de traitement ............................................................................... 31

CHAPITRE II : ESSAIS DE TRAITEMENT DES EAUX USEES DE L’USINE .. 32

II.1. Protocole des Essais ......................................................................................... 32

1. Prélèvements ............................................................................................... 32

2. Les méthodes d’analyses et appareillage .................................................... 32

VI.2 Essais de traitement des eaux résiduaires ....................................................... 33

1. Traitement du rejet F ................................................................................... 33

CHAPITRE III : RESULTATS ET INTERPRETATIONS ....................................... 37

III.1/ Rejet F ............................................................................................................ 37

1. Essai de floculation par sulfate d’alumine .................................................. 37

2. Essai de traitement par précipitation et par oxydation ................................ 38

III.2 Résumé des résultats d’analyses des eaux ..................................................... 40

CHAPITRE IV : PROPOSITION DE CHAINES DE TRAITEMENTS DES EAUX

RESIDUAIRES DE L’USINE .................................................................................... 43

IV.1 : Schémas de traitement ................................................................................ 43

1. Bassin de rétention ...................................................................................... 44

2. Déphosphatation et démanganisation .......................................................... 44

3. Décantation et filtration ............................................................................... 44

CONCLUSION GENERALE ..................................................................................... 45

REFERENCES BIBLIOGRAPHIES ET WEBOGRAPHIES ................................... 46

ANNEXES .................................................................................................................... 1

TABLES DES MATIERES .......................................................................................... 1

Auteurs : RANJATOSON Ralazandriambololona Noël E.mail : [email protected] Adresse : Lot P. IIH 21 Nanisana

Titre : ESSAI DE TRAITEMENT DES EAUX RÉSIDUAIRES D’UNE UNITÉ DE FABRICATION D’ALLUMETTES : CAS DU FROTTOIR

Nombre de pages : 48

Nombre de figures : 06

Nombre de tableaux : 09

Nombre des annexes : 13

RÉSUMÉ

Le traitement des eaux usées est une obligation pour les industriels selon les

réglementations en vigueur. Ce travail présente les essais de traitement des eaux

résiduaires d’une unité de fabrication d’allumettes.

Les études ont porté sur des analyses au laboratoire des effluents liquides de l’usine,

suivies de traitements chimiques pour éliminer ou au moins réduire la teneur en polluants

industriels.

Les résultats obtenus ont montré l’efficacité des traitements proposés, avec une

réduction notable des valeurs des paramètres retenus, pour évaluer la validité des essais.

Mots clés : eaux résiduaires, traitement des eaux, pollution industrielle,

ABSTRACT

The water treatment worn is an obligation for the industrialists according to regulations

in force. This work presents the tests of waste water treatment of an industry, a

manufacturing unit of matches. The studies related to analyses to the laboratory of the

liquid effluents of the factory followed by chemical treatments to eliminate or at least reduce

the contents of industrial pollutants. The results obtained showed the effectiveness of the

treatments suggested, with a notable reduction of the values of the parameters selected to

evaluate the validity of the tests.

Keywords : waste water, water treatment, industrial pollution

Encadreur : Docteur RAHARIJAONA Robin, professeur à l’ESPA

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