1

RAPPORT DE STAGE POUR LE PROJET G/DHD

Présenté par : RAJAONA NANTENAINA Anjara Rotsy

Titre : « Etude et mise en place d’une fontaine à eau pour l’élimination des impuretés physico-chimiques. »

2

REMERCIEMENTS

Mes vifs remerciements vont s’adresser à toutes les personnes qui ont la gentillesse de

m’aider pour la réalisation de ce travail. En particulier :

Le PNUD et l’UNESCO, qui ont accepté d’être les partenaires de ce projet et qui ont

participés au financement de ce projet.

Les Comités Scientifiques, objet de ce financement, qui nous ont consacré leur temps

pour apporter des éclairages précieux pour ce travail.

L’Université d’Antananarivo surtout l’équipe G/DHD dirigée par Monsieur le Vice

Président chargé de la Formation et de la Recherche, de m’avoir sélectionné comme

bénéficiaire de ce projet.

L’organisme d’accueil, pour m’avoir répondu à toutes mes questions concernant la

réalisation de ce projet.

A Monsieur Mihasina RABESIAKA et Monsieur Bruno RAZANAMPARANY, de bien

vouloir m’encadrer et de m’avoir donné ses conseils d’orientation et sa bienveillance

malgré ses lourdes charges au travail.

3

TABLES DES MATIERES

Page de garde……………………………………………………………………………………………………………………….1

Remerciements…………………………………………………………………………………………………………………….2

Tables des matières………………………………………………………………………………………………………………3

INTRODUCTION…………………………………………………………………………………………………………………….4

I. Présentation des laboratoires…………………………………………………………………………………..5

1. Laboratoire de Chimie Minérale et Chimie Appliquée (LCMCA)…………………………5

2. JIRO SY RANO MALAGASY (JIRAMA)……………………………………………………………………5

a. Historique…………………………………………………………………………………………………………………5

b. Organigramme de la JIRAMA……………………………………………………………………………………7

c. Direction Exploitation Eau (DEXO)…………………………………………………………………………….8

II. STAGE G/DHD………………………………………………………………………………………………………….10

1. Objectifs scientifiques et techniques………………………………………………………………….10

2. Méthodologie…………………………………………………………………………………………………….10

3. Résultats……………………………………………………………………………………………………………11

a. Analyses physico-chimiques de l’eau brute………………………………………………………………12

b. Analyses physico-chimiques des eaux filtrées avec les filtres commerciaux……………13

c. Analyses physico-chimiques des eaux filtrées avec le filtre fait maison………………….16

d. Comparaison des analyses physico-chimiques des eaux filtrées avec les filtres

commerciaux et de l’eau filtrée avec le filtre fait maison……………………………………….22

4. Acquis personnels………………………………………………………………………………………………22

5. Perspective………………………………………………………………………………………………………..23

ANNEXE 1……………………………………………………………………………………………………………………………24

ANNEXE2…………………………………………………………………………………………………………………………….27

INTRODUCTION

4

A Madagascar, surtout dans les milieux ruraux, les gens utilisent l’eau de puits sans avoir fait

de traitement. Toutefois, l’eau de puits peut contenir des impuretés qui peuvent provoquer

des maladies. C’est pour cette raison que nous avons effectué une étude concernant la

fabrication d’une fontaine à eau qui est capable d’éliminer les impuretés physico-chimiques

dans l’eau.

Ce stage est fait afin d’obtenir le diplôme de Master 2 et s’est déroulé au Laboratoire de

Chimie Minérale et Chimie Appliquée (LCMCA) et à la JIRAMA Mandroseza. L’objectif de ce

stage a été de nous se familiariser avec les travaux de recherche en Chimie Inorganique-

Génie des Procédés et de trouver des solutions adaptées aux moyens de la population

malgache aux traitements de l’eau.

Ce travail est divisé en deux grandes parties. La première partie concerne la présentation des

laboratoires et ses activités. La deuxième partie concerne la description de stage, les

méthodes utilisées et les résultats obtenus.

I. PRESENTATION DES LABORATOIRES

5

1. Laboratoire de Chimie Minérale et Chimie Appliquée (LCMCA)

La Faculté des Sciences est l’une des quatre Facultés existant au sein de l’Université

d’Antananarivo. Elle possède douze Départements parmi lesquels, on trouve le Département

de Chimie Minérale et Chimie Physique (DCMCP). Ce département est dirigé par Monsieur

TIANASOA RAMAMONJY Manoelson, Maître de Conférences. Ce Département possède

quatre laboratoires dont le Laboratoire de Chimie Minérale et Chimie Appliquée (LCMCA) est

l’un d’entre eux.

Actuellement, le LCMCA est dirigé par Monsieur Mahandrimanana ANDRIANAINARIVELO,

Maître de Conférences au sein de la Faculté des Sciences. L’équipe est composée de quatre

Professeurs, de trois Maîtres de Conférences et de trois Assistants. Actuellement, je fais

partie des stagiaires qui font le stage du parcours Chimie Inorganique- Génie des Procédés.

C’est également dans ce laboratoire que la mise en place d’une fontaine à eau a été

effectuée.

2. sJIRO SY RANO MALAGASY (JIRAMA)

a. Historique

A Madagascar, la production et la distribution d’eau et d’énergie électrique a connu deux

périodes bien distinctes : celle d’avant et celle d’après la nationalisation de la société en 197

Avant 1975

A Antananarivo, il semble que la première distribution d’eau et d’électricité apparaissait vers

1899.

En 1905, une convention a été signée par le général Gallieni attribuant à la Société d’Etat

Civile(SEC), le privilège d’adduction de l’eau et de l’éclairage publique à Antananarivo.

Cette société deviendra plus tard la Société d’Eau et Electricité de Madagascar (SEEM) qui,

en plus d’Antananarivo, ravitaille en électricité les régions de Toamasina, de Fianarantsoa,

d’Antsirabe, de Diego.

6

Le 29 Septembre 1952, à coté de la SEEM, la Société d’Energie de Madagascar (SEM) a été

créée suite à un accord entre l’Etat et la SEM sur la distribution d’eau. De ce fait, ces deux

sociétés s’entraidaient mutuellement de sorte que, à l’intérieur d’une ville, l’une fournissait

l’eau et l’autre l’électricité.

Le 04 Février 1974, l’Etat a confirmé son monopole en créant la Société Malgache de l’Eau et

d’Electricité (SMEE) par adjonction de l’actif et du passif du bilan de la SEEM.

Plus tard, l’Etat a été regroupé dans une nouvelle Société d’Intérêt Nationale de l’Eau et

d’Electricité (SINEE) qui prend en charge la totalité des emplois de la SMEE et de la SEEM.

Après 1975

Le 31 Octobre 1975, la SINEE a été dissoute et ses anciennes attributions ont été confiées à

la Jiro sy Rano Malagasy (JIRAMA). Elle a été conçue conformément à l’ordonnance n° 75024

du 17/10/75. Le 29 Juin 1977, l’Etat a fusionné la SEEM, la SEM et la Gérance Nationale de

l’Eau (GNE) au sein de la JIRAMA. A cette époque, la JIRAMA était membre fondateur de

l’Association des Electriciens des Iles de l’Océan Indien (QEOI).

En 1983, la JIRAMA signe un accord avec les bailleurs de fond étrangers au titre du projet

ENERGIE pour les grandes réalisations telles qu’Andekaleka et les travaux d’équipements

comme le renforcement en eau potable à Mandroseza.

En 1996, pour le développement de son service, la JIRAMA a signé un nouvel accord avec la

banque mondiale pour assurer les projets d’investissements électriques pour les cinq ans à

venir. Le projet ENERGIE visera comme objectif l’amélioration de perspective de croissance

durable de Madagascar en assurant un approvisionnement en électricité adéquat à long

terme, ainsi qu’à un meilleur service pour la population urbaine et rurale.

7

b. Organigramme de la JIRAMA

Organigramme de la JIRAMA

8

c. Direction Exploitation Eau (DEXO)

La Direction de l’EXploitation Eau (DEXO) est une des Directions assurant le bon

déroulement de l’activité de la JIRAMA. Elle a comme mission d’assurer, d’une manière

continue et cohérente, la production et la distribution d’eau potable dans tous les centres

d’exploitation.

Afin de mener à bien la mission qui lui est assignée, la Direction Equipement Eau renferme 5

départements :

- Département Gestion des Ressources en Eau (DGRE) ;

- Département Appui Technique à l’Exploitation (DATE) ;

- Département Gestion Réseaux et Comptage (DGRC) ;

- Département Administratif et Gestion Base de Données (DAGBD) ;

- Département Qualité Eau (DQO).

Département Gestion des Ressources en Eau (DGRE)

Ce département a pour mission de gérer l’intégrité des ressources en eau mobilisées et

mobilisables dans le périmètre de concession de la JIRAMA en collaboration avec l’Autorité

Nationale de l’Eau et de l’Assainissement (ANDEA) et la maintenance des ouvrages des

ressources en eau.

Département Appui Technique à l’Exploitation (DATE)

Ce département a pour mission de fournir l’appui et l’assistance technique aux Centres

d’exploitation dans les domaines ressources en eau, installations techniques, système de

conduite, budget et logistique de manière continue, exhaustive et adaptée au contexte

Département Gestion Réseaux et Comptage (DGRC)

Ce département a pour mission de proposer et de mettre en œuvre les projets

d’amélioration du réseau eau et gestion du système de comptage eau à l’usage de tous les

centres d’exploitation et la mise à disposition des données à jour, véridiques et exhaustives y

afférentes.

9

Département Administratif et Gestion Base de Données (DAGBD)

Ce département a pour mission de mettre en disposition les Directions de données

véridiques, à jour et exhaustives sur l’exploitation et gestion à temps réels du budget et de la

logistique de la Direction.

Département Qualité Eau (DQO)

Ce département a pour mission d’assurer l’efficience de la qualité des eaux distribuées, de la

ressource aux consommateurs, et des huiles lubrifiantes et combustibles.

Ce département renferme 3 services où se trouvent 2 laboratoires (laboratoire contrôle

qualité microbiologique et laboratoire contrôle qualité physico-chimique). M’ayant reçu

pour mon stage.

• Service Contrôle Qualité Microbiologique et Gestion Sécurité Sanitaire de l’Eau.

Il a pour mission l’étude et la mise en œuvre des activités de contrôle qualité

bactériologiques des eaux dans les laboratoires des centres d’exploitation.

• Service Contrôle Qualité Physico-chimique

Il a pour mission l’étude et la mise en œuvre des activités de contrôle qualité physico-

chimique des eaux.

• Service Contrôle Traitement et Environnement Eau

Il a pour mission l’étude et la mise en œuvre des activités de contrôle du traitement eau et

de la protection de l’environnement dans les centres d’exploitation en vue optimisation de la

performance des ouvrages de traitement.

C’est dans ce laboratoire d’analyse des eaux à Mandroseza que j’ai fait mon stage

concernant les analyses physico-chimiques de l’eau.

10

II. STAGE G/DHD

Ce mémoire a pour thème de fabriquer une fontaine à eau filtrante. A Madagascar,

beaucoup de gens surtout les gens qui habitent dans les milieux ruraux n’ont pas la

possibilité d’avoir de l’eau potable. De plus, les produits permettant de la potabiliser sont

plus chers. C’est pour cette raison que la mise en place d’une fontaine à eau avec des

matériaux locaux, sera effectuée.

1. Objectifs scientifiques et techniques

Ce stage a pour objectifs scientifiques de :

Se familiariser avec les travaux de recherche en Chimie Inorganique-Génie des

Procédés.

Trouver des solutions adaptées à la population malgache aux traitements de l’eau.

2. Méthodologie

Il s’agit de fabriquer une fontaine à eau filtrante. Pour ce faire, une étude des constituants

des fontaines à eau du commerce sera d’abord réalisée. La mise en place du filtre à eau

s’appuie sur les propriétés des différents constituants de ces fontaines à eau. L’efficacité est

déterminée par comparaison des valeurs physico-chimiques de l’eau brute et des eaux

traitées.

Les méthodes utilisées pour les analyses physico-chimiques de l’eau comprennent les

analyses physiques et les analyses chimiques.

Les analyses physiques sont réalisées à l’aide des appareils de mesures. Les résultats

sont obtenus par lecture directe des valeurs indiquées sur les appareils. Dans notre

cas, les paramètres physiques sont la conductivité, la minéralisation, la température,

le pH et la turbidité.

Les analyses chimiques nécessitent l’utilisation de divers réactifs chimiques tels que

les indicateurs colorés et les catalyseurs. Ces analyses chimiques comprennent les

analyses volumétriques et les analyses colorimétriques.

11

3. Résultats

Pendant le stage, des analyses de l’eau brute et des eaux filtrées par des filtres

commerciaux et filtre fait maison ont été effectuées. Les paramètres à analyser pendant les

analyses sont la température, la turbidité, le pH, la conductivité, la minéralisation, le titre

alcalimétrique simple, le titre alcalimétrique complet, la dureté calcique, la dureté totale, les

matières organiques, l’ammonium, le chlorure, le sulfate, le nitrate, le nitrite et le fer.

Les acquis en termes de connaissances par rapport aux thématiques G/DHD-

savoirs scientifiques

Par rapport aux thématiques G/DHD-savoirs scientifiques, l’étude qui se porte sur la mise en

place d’une fontaine à eau pour l’élimination des impuretés physico-chimiques a permis

d’obtenir des résultats. Les résultats acquis de cette étude constitue une connaissance qui

peut être utilisée selon les thématiques G/DHD-savoirs scientifiques. Ces résultats peuvent

être améliorés dans le domaine scientifique pour être ensuite utilisés dans le

développement humain durable-savoirs scientifiques. La méthodologie pour atteindre ces

résultats peut être à son tour accentuée et renforcée dans les domaines scientifiques pour

en tirer profit du développement humain durable.

Les acquis en termes de connaissances par rapport aux savoirs locaux

En termes de savoirs locaux, l’ensemble des matériels utilisés et les techniques pour la

fabrication d’une fontaine à eau peuvent être utilisée en fonction des besoins de la société

malgache. Par exemple, dans les milieux ruraux, loin de la JIRAMA, on peut en tirer certains

procédés pour l’amélioration de la qualité physico-chimique de l’eau.

Les acquis en termes de connaissances par rapport aux savoirs techniques

Du point de vue savoirs techniques, l’expérience technique que j’ai acquise a permis de

connaître les astuces utilisées pour fabriquer une fontaine à eau. Par exemple, dans notre

cas, des tamis ont été utilisés pour séparer les différentes couches qui composent le filtre. A

l’intérieur, un tuyau a été introduit pour traverser l’eau filtrée vers le robinet de la fontaine.

12

Les résultats obtenus par rapport aux résultats attendus

Dans notre cas, les résultats attendus sont ceux imposées par la norme de potabilité

malgache. Les résultats concernent les analyses physico-chimiques de l’eau brute, les

analyses physico-chimiques des eaux filtrées avec les filtres commerciaux et avec le filtre fait

maison.

a. Analyses physico-chimiques de l’eau brute

La plupart des gens qui habitent dans les milieux ruraux utilisent les eaux de puits. Ils

utilisent les eaux de puits sans les traiter, mais peut être que l’eau n’est pas potable. Pour

cela, des analyses de l’eau brute ont été effectuées afin de connaître sa qualité. Les résultats

sont rassemblés dans le tableau 1.

Tableau 1: Norme malgache et résultats des analyses physico-chimiques de l’eau brute

Paramètres Eau brute Norme malgache

Physiques

Température (°C) 25,4 25

Turbidité (NTU) 6,58 5

Conductivité (µm.cm-1) 574 3000

pH 7,14 6,5 – 9,0

Minéralisation (mg.L-1) 458

Chimiques

Dureté totale (°f) 33,5 500

Dureté calcique (°f) 14,4

Alcalinité TA (°f) 0

Alcalinité TAC (°f) 16,5

Matières organiques 4,1 2

Ammonium (mg.L-1) 2,505 0,5

13

Fer (mg.L-1) 3 0,5

Chlorure (mg.L-1) 58,93 250

Sulfate (mg.L-1) 6,251 250

Nitrite (mg.L-1) 2,240 0,1

Nitrate (mg.L-1) 152,72 50

D’après ces résultats, plusieurs paramètres ne répondent pas à la norme de potabilité

malgache. Ce sont la turbidité, les teneurs en ions ferreux, en matières organiques, en

nitrite, en nitrate et en ammonium. Cette eau de puits n’est donc pas potable du point de

vue physico-chimique. Il est nécessaire d’effectuer des traitements pour avoir de l’eau

potable.

b. Analyses physico-chimiques des eaux filtrées avec les filtres commerciaux

Actuellement, l’utilisation des fontaines à eau du commerce est devenue très courante

surtout dans les grandes villes. A Madagascar, les filtres les plus utilisés sont ceux de prix

moins cher. Afin de tester l’efficacité des filtres commerciaux, des analyses physico-

chimiques sur les eaux filtrées ont été effectuées.

Les filtres que nous utilisons sont des filtres commerciaux dont leurs marques ne seront pas

mentionnées pour des raisons commerciales. Comme précédemment, seize paramètres ont

été étudiés. Les résultats sont donnés dans le tableau 2.

14

Tableau 2 : Résultats des analyses physico-chimiques de l’eau brute et des eaux filtrées par les

filtres commerciaux

Paramètres Eau brute

Eau filtrée

par le filtre

n°1

Eau filtrée

par le filtre

n°2

Norme

malgache

Physiques

Température (°C) 25,4 25,9 25,7 25

Turbidité (NTU) 6,58 1,84 4,24 5

Conductivité (µm.cm-1) 574 697 121,6 3000

pH 7,14 8,32 7,56 6,5 – 9,0

Minéralisation (mg.L-1) 458 561 96

Chimiques

Dureté totale (°f) 33,5 39,4 19,9 500

Dureté calcique (°f) 14,4 14,9 4,3

Alcalinité TA (°f) 0 2,4 0

Alcalinité TAC (°f) 16,5 15,9 14

Matières organiques (mg.L-1) 4,1 4,6 5,6 2

Ammonium (mg.L-1) 2,505 2,117 0,219 0,5

Fer (mg.L-1) 3 0,03 0,03 0,5

Chlorure (mg.L-1) 58,93 67,45 55,38 250

Sulfate (mg.L-1) 6,251 10,843 6,464 250

Nitrite (mg.L-1) 2,240 2,263 19,905 0,1

Nitrate (mg.L-1) 152,72 112,03 50,01 50

15

D’après ces résultats et en se référant à la norme de potabilité malgache, on constate

que pour l’eau filtrée par le filtre n°2, à l’exception des matières organiques et des

nitrates, toutes les valeurs sont acceptables. En revanche, pour l’eau filtrée par le

filtre n°1, les teneurs en matières organiques, en ions sulfates, en ions nitrites, et

nitrates ne répondent pas aux normes malgaches.

De point de vue physico-chimique, le filtre n°2 est donc beaucoup plus efficace que le

filtre n°1.

En comparant ces valeurs avec celles de l’eau brute, on observe une diminution de la

teneur en chlorure pour l’eau filtrée avec le filtre n°2 ; cette valeur répond à la norme

malgache. Par ailleurs, une augmentation du taux d’alcalinité de l’eau filtrée par le

filtre n°1 est constatée. Ce filtre apporte donc de l’alcali à l’eau filtrée.

Pour les deux eaux filtrées, on observe une diminution des valeurs des turbidités, des

taux d’alcalinité complet, des teneurs en ammoniums, en fer et en nitrates. Ces filtres

permettent également de retenir les matières en suspension. En revanche, une

augmentation des teneurs en ions nitrites est observée. Les filtres apportent donc

ces ions aux eaux filtrées.

Conclusion

On peut dire qu’une grande partie d’impuretés sont retenues par les filtres commerciaux.

Les résultats des analyses sont assez satisfaisants. On observe une grande différence entre la

qualité de l’eau brute et des eaux filtrées. Les filtres sont donc efficaces pour éliminer la

plupart des impuretés physico-chimiques.

Même si, de point de vue physico-chimique, l’efficacité des filtres commerciaux est assez

satisfaisante, les gens qui sont dans les milieux ruraux n’ont pas accès à ces dispositifs. C’est

pour cette raison que la fabrication d’une fontaine à eau avec des matériaux locaux est

intéressante. Ainsi, la partie suivante développe la fabrication du filtre fait maison.

16

c. Analyses physico- chimiques des eaux filtrées avec le filtre fait maison

L’influence des constituants du filtre a été étudié à savoir le type de charbons et le type de

sables.

Le filtre que nous avons fabriqué est sous forme d’une bouteille. Afin de comparer

l’efficacité des filtres commerciaux et du filtre fait maison, nous avons démonté un filtre

commercial pour pouvoir déterminer le poids des différents constituants. Les constituants

ont également été placés dans le même ordre que le filtre commercial, toujours afin de

comparer l’efficacité.

Notons que le type de charbons et le type des sables ont tout d’abord été étudiés

séparément.

c1. Etude de l’efficacité de type de charbons sur les paramètres physico-chimiques

Quatre types de charbons ont été utilisés. Ce sont le charbon actif, le charbon obtenu à

partir du bois eucalyptus, le charbon obtenu à partir du bois mimosa et le charbon obtenu à

partir du bois pin. Les résultats sont rassemblés dans le tableau 3.

Tableau 3 : Influence du type de charbons sur l’efficacité du filtre fait maison

Paramètres

Eau

brute

Filtration

par

charbon

actif

Filtration

par

charbon

eucalyptus

Filtration

par

charbon

mimosa

Filtration

par

charbon

pin

Norme

malgache

Physiques

Température (°C) 25,4 26,1 26,5 26,5 27,5 25

Turbidité (NTU) 6,58 8,39 4,25 4,26 6,97 5

pH 7,14 4,41 7,11 7, O5 7,18 6,5 – 9,0

Conductivité (µS.cm-1) 574 720 729 749 656 3000

Minéralisation (mg.L-1) 458 573 580 602 523

Chimiques Dureté totale (°f) 33,5 34,7 36,5 35,5 35,4 500

Dureté calcique (°f) 14,4 4,2 17,9 15,95 16,8

17

Alcalinité TA ( °f) 0 0 0 0 0

Alcalinité TAC (°f) 16,5 12,2 19,5 22,2 28,8

Matières organiques

(mg.L-1) 4,1 3,5 3,6 3,9 3,4 2

Ammonium (mg.L-1) 2,505 1,647 2,511 2,511 2,511 0,5

Fer total (mg.L-1) 3 1,5 0,03 0,06 0,1 0,5

Chlorure (mg.L-1) 58,93 65,32 63,19 66,03 77,39 250

Sulfate (mg.L-1) 6,251 17,098 4,588 6,507 5,313 250

Nitrite (mg.L-1) 2,240 0,94 1,506 1,819 1,727 0,1

Nitrate (mg.L-1) 152,72 64,5 96,401 107,42 104,38 50

D’après les résultats, une diminution des turbidités des eaux filtrées avec le charbon

eucalyptus et le charbon mimosa est constatée. Ces charbons sont donc efficaces

pour éliminer les matières en suspensions. En revanche, les eaux filtrées avec le

charbon actif sont beaucoup plus turbides.

Une diminution importante du pH de l’eau filtrée avec le charbon actif est observée.

Pour les autres cas, le pH reste plus ou moins constant.

Pour l’eau filtrée avec le charbon actif, on remarque une diminution de la dureté

calcique et de l’alcalinité complète. En revanche, pour les eaux filtrées avec les trois

autres charbons, une légère augmentation des teneurs est notée. Ces charbons

apportent donc de l’alcali sur les eaux filtrées.

On constate également une diminution des teneurs en ions nitrites et nitrates pour

toutes les eaux filtrées. Cependant, les valeurs restent au dessus de la norme

malgache.

Pour les ions chlorures, une augmentation des teneurs est notée.

Le taux en ions sulfates devient plus important après filtration avec du charbon actif,

mais les valeurs restent largement en dessous de la norme de potabilité malgache.

On constate également une diminution des teneurs en ions ferreux, outre celle de

l’eau filtrée avec le charbon actif.

18

Conclusion

D’après la bibliographie, beaucoup de gens utilisent des charbons pour rendre l’eau potable.

D’après nos résultats, même si la filtration avec des charbons est satisfaisante, l’eau reste

non potable.

Outre la turbidité, notons que le charbon actif reste le plus efficace.

c2. Etude de l’efficacité du type de sables sur les paramètres physico-chimiques

Trois types de filtres ont été réalisés ; le premier avec du silice, le deuxième avec du sable

marron et le troisième avec du sable blanc. Les paramètres physico-chimiques des eaux

filtrées avec les trois types de filtres sont rassemblés dans le tableau 4.

Tableau 4 : Influence du type de sables sur l’efficacité du filtre fait maison du point de vue

physico-chimique

Paramètres Eau brute Filtration par

du silice

Filtration par

de sable

marron

Filtration

par de

sable blanc

Norme

malgache

Physiques

Température (°C) 25,4 27,5 25,8 25,9 25

Turbidité (NTU) 6,58 3,9 4,00 9,12 5

pH 7,14 7,02 7,04 7,03 6,5 – 9,0

Conductivité (µS.cm-1) 574 655 653 658 3000

Minéralisation (mg.L-1) 458 521 526 529

Chimiques Dureté totale (°f) 33,5 36,5 35,6 36,9 500

Dureté calcique (°f) 14,4 17,05 15,5 16,8

Chimiques

Alcalinité TA (°f) 0 0 0 0

Alcalinité TAC (°f) 16,5 19,5 17,9 22,6

Matières organiques (mg.L-1) 4,1 5,6 4,6 4,3 2

Ammonium (mg.L-1) 2,505 2,305 2,386 2,505 0,5

Fer total (mg.L-1) 3 0,2 0,2 0,2 0,5

Chlorure (mg.L-1) 58,93 66,74 66,74 63,19 250

Sulfate (mg.L-1) 6,251 5,986 5,906 6,397 250

Nitrite (mg.L-1) 2,240 1,740 1,665 1,625 0,1

Nitrate (mg.L-1) 152,72 103,01 102,74 108,24 50

19

Les résultats montrent que les valeurs des turbidités ont diminués pour les eaux

filtrées avec de la silice et de sable marron. De plus, l’eau devient potable selon la

norme de potabilité malgache. En revanche, l’eau filtrée avec le sable blanc est

beaucoup plus turbide après filtration.

Une diminution des taux en ions ferreux, sulfates, nitrates et nitrites est également

constatée. Cependant, les valeurs des teneurs en nitrates et nitrites restent au dessus

de la norme de potabilité malgache. Par ailleurs, les filtres n’ont pas d’influence sur

les teneurs en matières organiques et en ions ammoniums.

Même si une légère augmentation de l’alcalinité complète, de la dureté calcique, de

la minéralisation, de la conductivité et de la teneur en ions chlorures a été observée,

les valeurs répondent à la norme de potabilité malgache

Conclusion

La plupart des valeurs des paramètres des eaux filtrées a diminuée. Le sable marron reste le

meilleur parmi les trois types de sables étudiés.

Vue les résultats des analyses, le charbon actif est le sable marron apportent les meilleurs

résultats. Ces deux constituants seront alors combinés pour améliorer davantage l’efficacité

de la filtration.

c3. Etude de l’efficacité du filtre fait maison en combinant le charbon actif et le sable

marron

Un système de filtration réalisé avec du charbon actif et du sable marron a été réalisé. En

effet, ces deux constituants, d’après les résultats antérieurs apportent les meilleurs

résultats. Les résultats sont rassemblés dans le tableau 5.

Tableau 5 : Résultats des analyses physico – chimiques de l’eau brute et de l’eau filtrée par

le filtre fait maison en combinant le charbon actif et le sable marron

Paramètres Eau brute

Filtration par

charbon actif et

sable blanc

Norme malgache

Physiques Température (°C) 25,4 25,5 25

Turbidité (NTU) 6,58 3,43 5

20

pH 7,14 6,7 6,5 – 9,0

Conductivité (µS.cm-1) 574 538 3000

Minéralisation (mg.L-1) 458 426

Chimiques

Dureté totale (°f) 33,5 18,2 500

Dureté calcique (°f) 14,4 2,1

Alcalinité TA (°f) 0 0

Chimiques

Alcalinité TAC (°f) 16,5 1,8

Matières organiques (mg.L-1) 4,1 1,5 2

Ammonium (mg.L-1) 2,505 0,118 0,5

Fer total (mg.L-1) 3 0,03 0,5

Chlorure (mg.L-1) 58,93 55,02 250

Sulfate (mg.L-1) 6,251 5,89 250

Nitrite (mg.L-1) 2,240 0,539 0,1

Nitrate (mg.L-1) 152,72 20,138 50

D’après ces résultats, on peut dire que

La valeur de la turbidité de l’eau filtrée est très faible par rapport à celle de l’eau

brute. Cela indique que le filtre fait maison est très efficace pour éliminer les

matières en suspension dans l’eau.

Les valeurs de tous les paramètres sont diminuées par rapport à l’eau brute. Le filtre

retient alors presque tous les paramètres.

Une diminution importante de la valeur du taux de nitrite est observée. Malgré cette

valeur importante de taux de nitrite, le filtre n’arrive pas à retenir les ions nitrites

dans l’eau filtrée.

Le pH de l’eau filtrée est presque neutre. Cela montre que la combinaison de ces

deux constituants améliore l’eau filtrée de façon de qualité remarquable.

Les analyses faites par le filtre que nous avons fabriqué sont très satisfaisantes. Une grande

différence entre les valeurs des paramètres de l’eau brute et de l’eau filtrée est observée.

L’eau devient potable du point de vue physico-chimique.

21

d. Comparaison des analyses physico – chimiques des eaux filtrées avec les filtres

commerciaux et de l’eau filtrée avec le filtre fait maison

Afin de connaître le filtre le plus efficace, une comparaison des valeurs des paramètres

physico-chimiques des eaux filtrées a été effectuée. Les résultats sont donnés dans le

tableau 6.

Tableau 6 : Résultats des analyses physico-chimiques de l’eau brute, des eaux filtrées avec

les filtres commerciaux et le filtre fait maison

Paramètres Eau

brute

Eau filtrée

par le filtre

n°1

Eau filtrée par

le filtre n°2

Eau filtrée

par le filtre

fait maison

(charbon

actif + sable

marron)

Norme

malgache

Physiques

Température (°C) 25,4 25,9 26 25,5 25

Turbidité (NTU) 6,58 1,84 4,24 3,43 5

pH 7,14 8,32 7,56 6,7 6,5 – 9,0

Conductivité (µS.cm-1) 574 697 121,6 538 3000

Minéralisation (mg.L-1) 458 561 96 426

Chimiques

Dureté totale (°f) 33,5 39,4 19,9 18,2 500

Dureté calcique (°f) 14,4 14,9 4,3 2,1

Alcalinité TA (°f) 0 2,4 0 0

Alcalinité TAC (°f) 16,5 15,9 14 1,8

Matières organiques (mg.L-1) 4,1 4,6 5,6 1,5 2

Ammonium (mg.L-1) 2,505 2,117 0,219 0,118 0,5

Fer total (mg.L-1) 3 0,03 0,03 0,03 0,5

Chlorure (mg.L-1) 58,93 67,45 55,38 55,02 250

Sulfate (mg.L-1) 6,251 10,843 6,464 5,89 250

Nitrite (mg.L-1) 2,240 2,263 19,905 0,539 0,1

Nitrate (mg.L-1) 152,72 112,03 50,01 20,138 50

22

D’après ces résultats, on constate que à part la turbidité, la conductivité et la

minéralisation, le filtre fait maison porte toujours les meilleurs résultats.

Sauf la teneur en nitrite, seule l’eau filtrée avec le filtre fait maison est potable

physico-chimiquement.

Même si la teneur en ions nitrites reste au dessus de la norme de potabilité

malgache, seul le filtre fait maison arrive à obtenir la plus faible valeur de la teneur

en nitrite. Il est donc beaucoup plus efficace par rapport aux filtres commerciaux.

Les résultats obtenus par rapport aux résultats non attendus mais obtenus

Dans notre étude, les résultats obtenus avec le sable marron sont des résultats non attendus

mais obtenus. En effet, nous avons pensé que la filtration avec de la silice apporte le meilleur

résultat alors que le sable marron arrive à éliminer plus d’impuretés.

4. Acquis personnels

Pratique relationnelle

Ce stage a renforcé mon sens relationnel envers les autres. En effet, la fréquentation avec

les personnes de laboratoire et les encadrants m’a fait comprendre l’importance de la

relation entre les co-équipés de travail. Cette relation demande beaucoup de tempérament

et surtout le respect des autres. Une aisance relationnelle est donc indispensable dans le

monde du travail.

Développement professionnel

Ce stage a parfaitement répondu à mes attentes car je souhaitais découvrir les analyses

nécessaires avant de traiter l’eau. Il m’a permis de découvrir un univers que je ne connaissais

finalement que très peu mais pour lequel je porte un immense intérêt. J’arrive à manipuler

les matériels courants utilisés en laboratoire. Ce stage a vraiment confirmé mes ambitions

futures d’exercer dans le domaine eau, même s’il me reste encore beaucoup à apprendre.

23

Ouverture professionnelle

Toutes les expériences acquises, c'est-à-dire, pendant la fabrication de filtre fait maison, la

manipulation des outils de laboratoire, l’accomplissement des tâches de laboratoire

m’emmènent à dire que l’ouverture professionnelle est très élargit. Par exemple,

l’ouverture professionnelle qui est rattachée aux organismes internationaux et aux

entreprises de manipulation d’eau.

5. Perspective

Les points à approfondir davantage

Il reste encore certains points qui peuvent être améliorés. Par exemple, l’augmentation de

nombres de couches utilisées et la combinaison des constituants des filtres commerciaux et

du filtre fait maison.

Les autres domaines concernés par le sujet

Après avoir fait l’étude sur l’élimination des impuretés physico-chimiques de l’eau, il reste

encore à faire les analyses bactériologiques des eaux filtrées avec le filtre fait maison.

24

ANNEXE 1 FACTEURS ORGANOLEPTIQUES

1. 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 faibles turbidités.

Méthode au Platine - Cobalt

Matériel spécial : tube de Nessler

Réactifs : les réactifs utilisés sont :

- solution de platine – cobalt dont 0,5g.L-1 de platine ;

- 1,245 g de solution de chloroplatinate de potassium (K2PtCl6) ;

- 1 g de chlorure de cobalt cristallisé (CoCl2, 6H2O) ;

- 100 mL d’acide chlorhydrique ;

- et 1000 mL de l’eau distillée.

Mode opératoire

Si l’eau présente des matières en suspension, celles-ci ont été éliminées par centrifugation

avec du papier filtre qui a une action décolorante. Avant l’opération, les eaux de couleur

supérieure à 70 ont été diluées avec de l’eau distillée. Ensuite, le tube de Nessler a été

rempli avec l’échantillon dans des conditions analogues à celles des tubes contenant les

solutions étalons. Enfin, une comparaison a été fait en regardant dans l’axe du tube de haut

en bas, au-dessus d’une surface blanche ou réfléchissante orientée de facontelle que la

lumière est renvoyée vers le haut à travers la colonne du liquide.

Expression des résultats

L’unité de couleur correspond à 1 mg.L-1 de platine. Les lectures sont données directement

en mg.L-1 de platine et les résultats sont exprimés en nombre entier et classés comme suit :

- La couleur comprise entre 1 et 50 donne l’unité la plus proche

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

- La couleur entre 101 et 250 sera donnée au multiple de 1 le plus proche

25

- La couleur entre 251 et 500 sera donnée au multiple de 20 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.

2. 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 L.h-1.

Mode opératoire

Précautions générales :

Une certaine pratique est nécessaire pour développer la sensibilité de l’odorat.

La verrerie doit être bien nettoyée et bien rincée avec de l’eau désodorisée. Ensuite, elle a

été opérée 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 s’il y a odeur ou non. Pour les eaux contenant des

odeurs fortes, il est nécessaire de les diluer suffisamment pour que l’opérateur commence

son expérience sur des dilutions en dessous du seuil de perception. L’opération ne peut être

durée longtemps pour ne pas fatiguer l’odorat.

Détermination de l’odeur :

L’échelle doit être obtenue approximativement de la façon suivante : quatre erlenmeyer ont

été utilisés. Dans le premier erlenmeyer, 50 mL d’échantillon a été mis, dans le deuxième 16

26

ml, dans le troisième 6mL. Chaque flacon a été complété à 240mL avec de l’eau inodore. A

titre de référence, 240mL d’eau désodorisée a été mis dans un quatrième erlenmeyer. Pour

être complète, après chauffage sur plaque ou dans un bain, la détermination a été fait à

froid (25°C) et à chaud (60°C). Au cours d’une opération, la température ne peut pas varier

de plus de 1°C dans tous les cas. Pour caractériser le type d’odeur, chaque flacon doit être

secoué trois ou quatre fois avant de sentir. Pour augmenter la précision, l’eau désordonnée

et l’échantillon de dilution doivent être respirées tour à tour. Enfin, les flacons qui ont une

odeur et ceux qui n’en ont pas sont classées afin d’en déduire les dilutions intermédiaires.

Expression des résultats

Les résultats sont donnes en nombre exprimant la valeur du seuil de perception de l’odeur

dont la nature est précisée. Cette valeur correspond aux chiffres 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 vaut 240/6 = 40

27

ANNEXE 2

LES MATIERES EN SUSPENSION OU MES

Les matières en suspension sont déterminées par la 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 fritte dont le poids de la matière retenue est obtenu

par différence de poids du filtre, avant et après filtration.

Mode opératoire

Après remplissage du creuset filtrant avec l’échantillon d’eau, la trompe à eau a été mise en

marche progressivement, de manière a assurer une filtration lente et régulière. Ensuite,

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. Puis, la membrane filtrante a été

placée dans une étuve à 35°C, après elle a été refroidi. A moins de 2,2 mg près, la pesée a

été effectuée avec une balance de précision. La lecture a été faite après trois minutes de

séjour de la membrane filtrante dans la balance.

Expression des résultats

Le résultat est donné par la formule suivante :

Teneur en MES = (M1 – M2) x V

Où M1 et M2 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

28

Références bibliographiques

1. BLARD Sébastien. Les techniques de traitements des eaux chargées en fluor et plomb : Paris.

2005. 21 Pages

2. CHAUVIN Christian, BOUGON Nolwenn. Analyses des paramètres physico-chimiques,

importances des limites de quantification et des fractions analysées : Bordeaux-Lyon.

2011.7page

3. DAVID Molden. L’eau pour l’alimentation, l’eau pour la vie : USA. 2007. ISBN : 978-92-5-

206020-8. 56 Pages

4. DE VILLERS et col. Qualité physico-chimiques des eaux de surface : Paris.2005

5. Dr. SALGHI. Différents filières de traitements des eaux. Paris.2013. 22 Pages

6. J. Rodier, H. Beuffe, M.Bournaud, J.P Broutin, Ch Geoffray, G. Kovaski, J.Laporte. L’analyse de

l’eau : eau naturelle, eau résiduaire, eau de mer. Paris.1365 Pages

7. BERLAND Jean Marc, JUERY Catherine. Les procédés membranaires pour le traitement de

l’eau : 2002. 71 Pages

8. Memento technique de l’eau, Tome 1. Degremont, Paris. 1989. ISBN : 2.9503984.0.5

9. OMS. Appui à la mise en place d’un système de surveillance et de contrôle de qualité pour

l’eau de boisson : ABECHE. 2008.58 Pages

10. OMS. Les virus humains dans l’eau, les eaux usées et le sol : Genève. 1979. ISBN :

9242206393

11. BRICHA Saadi, OUNINE Khadija, EL HALOUI Nourredine, ATTARASSI Benaissa. Etude de la

qualité physico-chimique et bactériologique de la nappe phréatique. Maroc. 2007. ISSN :

1813-548X

12. MOULIN Soulène, ROZEN-RECHELS David, STANKOVIC Milena. Traitements des eaux usées.

Paris.2013.12 Pages

13. LAPIERRE Stephen. Qualité de l’eau de laboratoire. Québec.2002

29

Références webographiques

1. Analyse et qualité de l’eau potable. Disponible dur www.wikiwater.fr/e26-analyse-et-qualite-

de-l-eau.html. Consulté le 23 Juin 2014

2. Analyse de l’eau. Disponible sur www.emse.fr. Consulté le 23 Juin 2014

3. Economie d’eau. Disponible sur www.bien-et-bio.com. Consulté le 16 Juillet 2014

4. Filtre à eau. Disponible sur www.lenntech.fr. Consulté le 16 Juillet 2014

5. La qualité chimique de l’eau. Disponible sur www.gov.ns.ca/nse/water. Consulté le 21 Juin

2014

6. La pollution de l’eau. Disponible sur www.safewater.org. Consulté le 23 Juin 2014

7. Le puits. Disponible sur www.droitauteur.gouv.qc.ca/copyright.php. Consulté le 23 Juin 2014

8. Les avantages des carafes filtrantes. Disponibles sur www.pompe-a-prospects.com. Consulté

le 16 Juillet 2014

9. Les différents types d’eau. Disponible sur www.bon-coin-santé.com. Consulté le 21 Juin 2014

10. Les impuretés organiques dans l’eau. Disponible sur www.lenntech.fr. Consulté le 23 Juin

2014

11. Les insectes aquatiques. Disponible sur www.auJardin.info. Consulté le 23 Juin 2014

12. Les procédés classiques de traitement des eaux. Disponible sur

www.cnrs.fr/cw/fr/pres/compress/mist 190799bis.html. Consulté le 16 Juillet 2014

13. Les propriétés de l’eau. Disponible sur www.cieau.qc.ca. Consulté le 21 Juin 2014

14. Normes de l’Union Européenne sur l’eau potable.

www.lenntech.fr/applications/potables/normes/normes-oms-eau-potable.com. Consulté le

30 Juin 3014

15. Qu’est ce qu’une eau potable. Disponible sur www.eau-poitou-charentes.org. Consulté le 10

Jun 2014

16. Structure et propriétés de l’eau. Disponible sur www.santé-vivante.fr. Consulté le 03 Juin

2014

30