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Epuration des eaux
uses
Definition et Objectif de lpuration:
Lpuration des eaux uses est lensemble destechniques permettant
de restituer au milieu naturel aprs usage,une eau proche de la qualit de celle qui a
t prleve.Plusieurs techniques dpuration peuvent treenvisages savoir
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PROCEDES DEPURATION DES EAUX USEES
ProcdsIntensifs
Lits
bact
riens
Boueactives
Disquesbiolog
iques
Biofiltr
ationProcdsextensifs
Cultures fixes
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CultureslibresInfiltration
percolation
Filtration coulement
vertical
Filtration coulement
horizontal
Chenal hautrendement
Lagunage macrophyte
Lagunage arLagunage nature
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Pourquoi le choix dulagunage naturel ?
1- Il sagit du systme dpuration le plus utilis auMaroc :
Presque 99% des stations dpuration ralises sont detype lagunage
2- Le lagunage naturel est une recommandation duSDNAL
(Schma Directeur National dAssainissementLiquide)
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Le SDNAL recommande que le droulement destudes du systme dpuration devrait tre orient
en priorit vers les techniques extensifs et plusparticulirement vers le lagunage naturel.
3- Il sagit dun systme qui sadapte mieuxau contexte marocain : - Climat favorable -Terrains disponibles pour les petites et
moyennes villes- Trs faible utilisation de lnergie lectrique - Prixde revient dynamique compatible avec les tarifsappliqu
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Le lagunage naturel
Dfinition du systme dpuration parlagunage
Une lagune
Peut tre dfinie comme toute dpressionnaturelle ou artificielle dans laquelle
scoulent naturellement les eaux usesbrutes ou dcantes.
Son objectif est dvacuer leffluent sans altrer laqualit du milieu rcepteur
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Le lagunage naturel
Principe de traitement
Lpuration par lagunage est fonde sur les
processus biologiques naturelsde lautopuration.
Le traitement biologique dans les bassinsse fait naturellement et principalement parles bactries et les microalgues.
Les lagunes naturelles sont caractrises partrois types de bassins : Bassins anarobies : (plusprofonds) sige dune dcantation et dgradation
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dont le rle principal estlabattement de la DBO.
Bassins facultatifs : assurent labattement de la DBO etdes germes pathognesBassins de maturations : (les moins profonds) : dont lerle essentiel est llimination des germespathognes.
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Le lagunage naturel
Bassins anarobies :
Lieu dune premire phasedu traitement
Se sont des bassins qui fonctionnent sous des taux de
charge organique levs pour maintenir ltatdanarobioses (charge surfacique CS > 1000
kg/h
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a/j).
Leur fonction principale est dassurer la dcantation desmatires organiques dans les boues formes par digestionanarobies
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Le lagunage naturelLes paramtres de dimensionnement desbassins anarobies1- Charge volumique(g/m3/j)
2- Temps de sjour (jours)
3- Profondeur des bassins (m)
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4- RendementpuratoireSelon Mara : Cv
dpend de la temprature
daprs CEREMHER1994 : Cv doit trecomprise entre 50 300 g/m3/j
Ts (en jour) = Volume (enm3)/ Dbit (en m3/j)
Daprs CEREMHER 1994 :Tsdoit tre entre 3 5 j Doittre comprise entre 3 4 m
Selon Mara & Pearson : Le
rendement dpend dela temprature
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Le lagunage naturelLes avantages et inconvenients des bassinsanaerobies:Avantages
InconvnientsPermet unediminution de 45% de lasurface totale de lagunage
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Permet lpurationdeffluents charge
organique levesNe ncessite pas unegrande emprise foncire
Permet lliminationde : - 60% 45% deDBO5 en fonction de la
temprature
- 90% des ufs
dHelminthes
- 2 Ulog des coliformes
fcaux
Ncessitent un Curagepriodique
Sensible au temprature
trs bassesNuisances olfactives (siproche de la population)
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Lelagunagenature
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Bassins facultatif(lagunage arobie):
Cest une tape quiconstitue la phase dutraitement secondaire
Un niveau anarobie au
fond des bassins.Dans cesbassins on distingue
:Un niveau danoxie o la teneur en oxygne trs faible
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(les bactries sont du
type facultatif) Un milieu arobie en surface,suffisamment oxygn par la photosynthse
des algues sous leffet des rayons solaires ainsi quepar la diffusion de
loxygne de lair, sous leffet du vent notamment.
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Le lagunage naturel
Bassins facultatif (lagunage arobie):Le schma ci-dessous illustre les 3 niveau detraitement au niveau des bassins facultatif
snergie Solaire CO2 algues O2zooplanctonMilieu liquide
Sdimentbactriesarobies
bactries facultativesbactries anarobie
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Le lagunage naturelParamtres de dimensionnement des bassinsfacultatifsCharge surfacique (enkg/ha/j)
Temps de sjour (enjours)
Profondeur des bassins (enm)Trois types dapprochespeuvent tre utiliss :
Par exprience :( Surface par quivalenthabitant)
Modle empirique : Cs = f( T )
Modle cintique : Ts = f( C entrante et C sortante)
avec C :
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Concentrationen DBO5(mg/l).
daprs CEREMHER 1994 :
Cs doit tre compriseentre 100 et150 kg/ha/jdurant la priodehivernale.
Elle peut atteindre jusqu300 kg/ha/j pour T>25 C.
daprs CEREMHER 1994 :
En moyenne 15 jours(maximum 30 jours)1,2 2
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m
Le lagunage naturelAvantages et inconvnients des bassinsfacultatifsAvantages
InconvnientsIlspermettent lliminationde 35 % 55 % de DBO enplus d une bonnerduction des coliformesfcaux et des versparasites
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- ncessitent une surfaceimportante
- ncessitent un curagepriodique (3 5 ans) -causent des pertes en
eaux importantes par
vaporation.
- Produisent des quantitsimportantes dalgue
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Le lagunage naturel
Bassins de maturation :
Ce sont des bassins arobies de faible profondeur
Ils constituent ltape tertiaire du traitement
Ils sont vivement recommands lorsquil sagitdamliorer la qualit micro biologique deleffluentils permettent galement daffiner la qualit
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physico-chimique de leffluent
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Le lagunage naturel
Performances puratoires globalesLes performances puratoires gnralementobtenues par ce procd sont:Paramtre Valeur en terme
de
concentrati
onValeur enterme derendement puratoir
eDBO5 DCO MESNK
NGL
PT CTCF30 60mg O2/l 75 150mg O2/l
140 mg/l30 35 mgN/l
55 60 mg N/l
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310 mg p/l10 104 germes/100ml80 90% 80
90%
70% 60 %
25 30 %50 % 3 4 U lo
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g
Capitalisation marocaine enmatire de lagunage (Cas dtude)
Pour mener cette tude les critres suivants ont tpris en considration :
1- Les stations dpurations choisies de type lagunagenaturel
2- la filire doit comprendre au moins les bassins
anarobies et facultatifs
3- Les stations doivent avoir une dure de vie daumoins de 2 ans
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4- les donnes dexploitation doivent tre disponiblesLes deux villes choisies sont MRIRT et AIN
TAOUJDAT
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E
STEP AIN TAOUJDATE
Situe environ 250 km au Sud de Rabat
Population denviron 25 000 habitants
Les donnes de bases qui ont servi pour ledimensionnement de la STEP sont:Dbit moyen des eaux uses : 1 500 m3/j en lan 2005
Temprature : 10,5
Concentration en DBO5 : 400 mg/l
Charge polluante : 600 kg/j
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STEP AIN TAOUJDATELa station est constitue des ouvragessuivants
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STEP AIN TAOUJDATE
Bilan annuel des performances puratoiresde la STEP AIN TAOUJDATE
Rsultats des mesures quantitatives :
La moyenne des valeurs des dbits moyensmensuels durant les deux
3annes dexploitation 2005 et 2006 reste infrieure au
dbit nominal de conception de la station lhorizon 2005qui est de 1500 m/j
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STEP AIN TAOUJDATE
Rendements puratoires de la STEP durant lanne2005 en DBO5
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les rendements dpendent largement des concentrationsen DBO5
Les rendements les plus faibles sont enregistrs pendantsles mois les plus froid
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STEP AIN TAOUJDATE
Rendements puratoires de la STEP durant lanne2005 en MES:
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La valeur en MES enregistre en novembre et qui est delordre de 970 mg/l parait incompatible avec lesconcentrations enregistres la mme journe en DBO5et DCO.Concernant Les rendements en MES et vu quon nedispose pas dinformation la sortie des anarobies,aucun jugement ne peut tre avanc vu que lesquantits dalgues produites dans les facultatifssajoutent aux matires en suspension
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STEP AIN TAOUJDATE
Rendements puratoires de la STEP durant lanne2006 en DBO5:
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les rendements dpendent largement des concentrationsen DBO5 essentiellement au niveau des anarobies (plusleau est concentre plus le rendement est important)
Les mesures effectues par le laboratoire ONEP ont tfaites sur des chantillons non
filtrs ce qui peut influencer les rsultats concernant lesrendements des bassin
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STEP AIN TAOUJDATE
Rendements puratoires de la STEP durant lanne2006 en MES:
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Les bassins anarobies rduisent dune faon trssignificative les MES, cependant la production dalguesdans les bassins facultatif ne permet pas le
respect des normes en ME
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STEP MRIRT
Bilan annuel des performances puratoires de laSTEP MRIRT
Rsultats des mesures quantitatives :De manire gnrale, la moyenne des valeurs des dbitsmoyens mensuels durant lanne 2004 (2135 m3/j ) restesuprieure au dbit nominal de conception de la station lhorizon 2005 qui est de 1800m3/j
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STEP MRIRT
Rendements puratoires de la STEP durantlanne 2004 en DBO5:
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Les rendements les plus faibles constats en mai , juillet , etoctobre 2004 sont dus
la qualit des eaux uses lentre de la STEP en terme deDBO5 (de lordre de 220 mg /l).
Il est vident que les bassins anarobies nefonctionnent presque pas lorsquilsagit des eaux avec des concentrations faibles enDBO5
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STEP MRIRT
Rendements puratoires de la STEP durant lanne2004 en MES:
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Les rendements en MES sont nettement plusimportants la sortie desanarobies quen sortie des bassins facultatifs et ce vula production intense des algues dans ce type debassins
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STEP MRIRT
Rendements puratoires de la STEP de MRIRTdurant 2004 en terme de pollution azote etphosphore
ParamtresEntre valeur
moyenneSortievaleur
moyenneRendement %
1618,722,3P total (mg P/l)
991,9101Azote Total (mg N/l)
Pour les paramtres Phosphore et Azote total, lesrendements de la station restent trs faibles ( 16%
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et 9%) ce qui est normal compte tenu que le systmedpuration ninclue pas de dnitrification ou
dphosphoration
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STEP MRIRT Rendements puratoires de la STEP durant lanne
2004 en terme des paramtres microbiologiques:Entre Station Unit ParamtreSortie des
bassinsanarobiesAbattement
Moyenne FourchettesMoyenneFourchettes
Coliformesfcaux(ger
mes /100ml) 59
10R51071,5
1072,2 103 1,7 10652Ulog
4,2 1
0ufs dhelminthes100% 0017 4-31 (nbre/l)
Les rsultats montrent quesur le plan pollutionmicrobiologique :
-- La STEP de Mrirt liminetotalement, par sdimentation,
les ufsdhelminthes- La rduction de la chargebactrienne est de seulement 2units logarithmiques ce qui est
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normal compte tenu que la STEPne dispose pas dun niveau de
traitement tertiaire (bassins dematuration
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)
STEP MRIRT
Rendements puratoires de la STEP durant lanne2005 en DBO5 :
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On constate la mme chose que pour la STEP dAinTaoujdate
- Les rendements dpendent largement desconcentrations en DBO5
- Les rendements les plus faibles sont enregistrspendants les mois les plus froids
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STEP MRIRT
Rendements puratoires de la STEP durant lanne2005 en terme de MES :
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la production dalguesdans les bassins facultatiffaitque :- dune part : on ne peut pas se prononcer sur lerendement rel en terme de MES - dautre part : le respectdes normes en terme de MES nest pas atteint
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STEP MRIRT
Rendements puratoires de la STEP durantlanne 2006 en DBO5 :
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- Les rendements des bassins anarobiesdpendent normment des concentrations enDBO5 lentre de la station- Le rendement des bassins facultatif est presque constantdurant toute lanne - Les chantillons non filtrs renddifficile linterprtation des rendements
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STEP MRIRT
Rendements puratoires de la STEP durant lanne2006 en MES :
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- Les bassins anarobies rduisent dune faonsignificative les MES
- Les bassins facultatifs sont une vraie source deproduction dalgues et par consquentlaugmentation des matires en suspension (MES)
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Conclusions
Les conclusions et leons a capitalis desrsultats danalyses prcites sont :
Concernant les bassins anarobies :
Ces bassins assurent une bonne dcantation dela matire en suspension puisquil est relev unabattement de 52 90% des MES qui
sont conformes aux valeurs recommandes (>50%).
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Rduisent de manire significative les ufsdHelminthes par
sdimentation puisque des valeurs dabattementallant de 63 100% ontt constates
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Conclusions
Prsentent des abattements moyens annuels de laDBO5 et de la DCO dans les limites minimalesrecommandes (50 60%) sauf pour les priodescaractrises par des eaux uses de faiblesconcentrations environ 200 mg de DBO5/l.
La rduction des performances de ces bassinsest aussi en relation avec les faibles tempratures
enregistres dans la rgion durant lapriode hivernale.
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Conclusions
Concernant les bassins facultatifs :
Les MES augmentent au niveau de la sortie de
ces bassins en raison du dveloppement algal .Par consquent les mesures doivent tre faitssur des chantillons filtrs,
La DBO5 et la DCO prsentent des abattementsdapparence faible si on considre les rendementsattendus ce niveau dpuration (90% de DBO5
soluble). Mais cet abattement est d audveloppement algal, qui augmente la DBO5 sousforme particulaire, qui sajoute la DBO5 soluble,et qui est constate au niveau des lagunes
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Conclusions
Les bassins facultatifs prsentent un abattementde 100% quant llimination des rsidus dufs deparasites,
Les coliformes fcaux sont rduits denviron 1Unit logarithmique si on considre le rendement
annuel moyen des bassins
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RECOMMNADATIONS
Le bilan du suivi qualitatif et quantitatif des stationsdpuration de MRirt
et Ain Taoujdate durant les annes 2004, 2005 et2006 dgage les principalesrecommandations suivantes :
les stations prsententde temps en temps desdbits moyens journaliers
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suprieurs au dbitnominal de conception. Ilya lieu de revoir en phasedtude les dotations ainsique les tauxdaccroissementsur desbases
plus ralistes et plus
scuritaires.
les eaux uses brutes
entrant aux STEP sontrelativement concentrespar comparaison lagrille tablie pour leseaux uses urbainesmarocaines se traduisantpar des valeursparticulirement
leves des paramtresde DCO, Azote total,phosphore total,ColiformesFcaux.
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RECOMMNADATIONS
les performancespuratoires minimales
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exiges, selon lanorme Marocainevigueur pour lapollution carbone nesont pas toujours
atteintes et ce vu que lanorme prcite neprcise pas le filtrage ou
non des chantillons.
Par ailleurs, les stationsliminent totalement, par
sdimentation, les ufsdHelminthes et rduisentde seulement 2 Units
logarithmiques la chargebactrienne ce qui estnormal du fait que lesSTEP ne disposent
pas dun niveau detraitement tertiaire(bassins de maturation).
Les rendements desstations en termesdabattement de lapollutioncarbone (DBO5 et DCO)sont faibles par
comparaison ceux fixsdans les tudes desstations. )
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RECOMMNADATIONS
Le fonctionnement des bassins anarobies estfortement
influenc par la concentration des eaux uses
brutes lentre desstations. des tudes des scnarios avechypothse de concentrations faibles enmatire de pollution carbon doivent treenvisags.
Par ailleurs, il est recommand de point de vueconception : Augmenter la frquencedanalyse pour la caractrisation des
eaux uses au cours de la phase tude et ce pour
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matriser la qualit des eaux brutes qui est labase de dimensionnement des ouvrages. .
Choisir les sites dpuration avec respect dunedistance minimale dau moins 1,5 Km du primtreurbain et ce pour viter les nuisances (cas deMrirt )
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RECOMMNADATIONS
Concernant les mesures constructives, il estvivement recommand ce qui suit :
Prvoir une double entre pour lalimentationdes bassins
anarobies pour viter la cration des zonesmortes au niveau de
ces derniers. Prvoir dssableur au niveau duprtraitement pour soulager les
bassins anarobies dune part et viter lacimentation des boues dcantes dans lesbassins dautre part.
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Toujours prvoir un dbitmtre lentre et lasortie des STEP
pour la mesure en continue des dbits avec le reportautomatique au niveau dune salle de contrle
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RECOMMNADATIONS
Limiter le choix du lagunage naturel commesystme dpuration
uniquement pour les villes de petites tailles