universite d’antananarivo

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo

UFR Sciences Economiques et de Gestion de Bordeaux

MEMOIRE DE

MASTER

OPTION :« ÉTUDES D’IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX »

En co-diplômation entre L’Université d’Antananarivo et l’Université de Bordeaux

Intitulé :

CCCOOONNNTTTRRRIII BBBUUUTTTIII OOONNN AAA LLL ’’’ EEETTTUUUDDDEEE DDD’’’ UUUNNNEEE SSSTTTAAATTTIII OOONNN DDDEEE TTTRRRAAAIII TTTEEEMMM EEENNNTTT DDDEEESSS EEEAAAUUUXXX UUUSSSEEEEEESSS ::: CCCAAASSS DDDEEE LLL ’’’ UUUSSSIII NNNEEE

HHHAAAVVVAAAMMM AAADDD AAANNNDDDRRRAAANNNOOOMMM EEENNNAAA

Présenté le 11 Août 2014

par

MademoiselleRAMISASOA TATAMO MIHAJA

MASTER E I E 2013– 2014

École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo UFR Sciences Economiques et de Gestion de Bordeaux

MEMOIRE DE

MASTER

OPTION : « ÉTUDES D’IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX »

En co-diplômation entre L’Université d’Antananarivo et l’Université de Bordeaux

Intitulé :

CCCOOONNNTTTRRRIII BBBUUUTTTIII OOONNN AAA LLL ’’’ EEETTTUUUDDDEEE DDD’’’ UUUNNNEEE SSSTTTAAATTTIII OOONNN DDDEEE TTTRRRAAAIII TTTEEEMMM EEENNNTTT DDDEEESSS EEEAAAUUUXXX UUUSSSEEEEEESSS ::: CCCAAASSS DDDEEE

LLL ’’’ UUUSSSIII NNNEEE HHHAAAVVVAAAMMM AAADDD AAANNNDDDRRRAAANNNOOOMMM EEENNNAAA

Présenté le 11Août 2014

par

Mademoiselle RAMISASOA Tatamo Mihaja

Devant le jury composé de :

Président : - Monsieur ANDRIANARY Philippe Antoine ProfesseurTitulaire

Examinateurs :

- Mme Sylvie FERRARI Professeur - M. RAKOTOMALALA Minoson Professeur Titulaire - M. RABETSIAHINY Maître de Conférences

Encadreur pédagogique : - M. TSARAMODY Alfredo Maître de Conférences

I

REMERCIEMENTS

Je rends grâce au Père Céleste de m’avoir donnée la force, le courage et surtout la santé

durant cette formation et l’accomplissement de ce présent mémoire.

Je ne saurai aussi oublier de témoigner ma profonde gratitude envers toutes les personnes

suivantes :

- Auxautorités des deux Universités Bordeaux et Antananarivo pour avoir facilité le bon

déroulement de la formation, et avoir su gardé la co-diplômation :

o Monsieur Le Professeur Manuel TUNON DE LARA, Président de l’Université de

Bordeaux

o Monsieur Le Professeur Panja RAMANOELINA, Président de l’Université

d’Antananarivo

o Monsieur Le Professeur ANDRIANARY Philippe Antoine, Directeur de l’École

Supérieure Polytechnique d’Antananarivo

o Monsieur RABARIMANANA Mamy, Maître de Conférences

- Aux deux responsables de formation :

o Madame Le Professeur Sylvie FERRARI de l’Université de Bordeaux

o Monsieur Le Docteur RABETSIAHINY de l’Université d’Antananarivo

- A tous les enseignants qui sont intervenus dans la formation et qui ont bien voulu partager

leurs connaissances et leurs expériences ;

- Aux bailleurs de fonds :

o L’Agence Universitaire de la Francophonie (AUF), par son appui aux missions

d’enseignement des enseignants de l’Université de Bordeaux

- A Monsieur TSARAMODY Alfredo,Maître de conférences, mon encadreur pédagogique,

qui m’a accordé son temps précieux en supervisant l’évolution de ce travail et en me

donnant des conseils pertinents.

- Au Bureau d’études Sactes, qui m’a reçu en tant que stagiaire et qui m’a conseillé et aidé

tout au long de la rédaction de ce mémoire.

Et je ne peux oublier d’adresser ma plus profonde reconnaissance envers mes parents, mes

sœurs, mes amis et toute la famille qui m’ont apporté leur soutien moral, spirituel et financier.

II

TABLE DES MATIERES

REMERCIEMENTS…………………………………………………………………...............I TABLE DES MATIERES .…………………...………………………………………………II LISTE DES ABREVIATIONS……….……………………..…………………………….…IV LISTE DES FIGURES………………..……………………………………………………...V LISTE DES TABLEAUX………………. …………..............................................................VI LISTE DES ANNEXES…..….…………………………..………………………………....VII INTRODUCTION..……………….…………………………………………………………..1 METHODOLOGIE D’APPROCHE...………………………………………………………..3 Partie I : ASPECTS THEORIQUES Chapitre I : Contexte général du traitement des eaux usées………………………………….6 I.1. Origine….……………….………………………………………………………………6 I.2. Historique…………………… ………………………………………………………...6 I.3. Contexte actuel...……………………………………………………………………….7 I.4. Paramètres des eaux usées……..……………………………………………………….7 I.5. Pollutions rencontrées………………….……………………………………………….9 I.6. Effets des pollutions sur le milieu récepteur.………………………………….………10 Chapitre II : Prétraitement ……………………….…….…………………………………….11 II.1. Dégrillage………...…………………………..………………………………………...11 II.2. Dessablage……………………………….…………………………………………….12 II.3. Dégraissage…………………………………..………………………………………...14 Chapitre III : Traitement primaire……………………………….…………………………..15 III.1. Décantation primaire….…………………………………..…………………………..15 III.2. Processus de coagulation- floculation……………….....……………………………..15 III.2.1. Coagulation………………………………………………………………..……….16 III.2.2. Floculation……………………………………….……....…………………………17 III.3. Coagulants et floculants………………………………...………….………………...17 III.3.1. Coagulants……………………………………...………………..………………….17 III.3.2. Floculants……………………………………….…….………….…………………18 III.4. Avantages et inconvénients..………...…………………...………….………………...19 Chapitre IV : Traitements secondaires…………………………………...………….…...…..20 IV.1. Procédé biologique extensif…………………………………………………………..20 IV.2. Procédés biologiques intensifs……..…………………...……………………...……..22 IV.2.1. Cultures libres……………………………………………..……………………….22 IV.2.2. Cultures fixées : lit bactérien…………………….…………...……………………24 IV.3. Avantages et inconvénients….……..…………………...……………………...……..25 Chapitre V : Traitements tertiaires…..…..…………………………………………………...26 V.1. Techniques de filtration membranaires……………………………………………….26 V.1.1. Microfiltration……………………………………………………………..……….27 V.1.2. Ultrafiltration…………………………………….…...……………………………27 V.1.3. Nanofiltration……………………………….……..……………………………….27 V.1.4. Osmose inverse.………………………………….……….. ………………………28 V.2. Techniques de désinfection…...……..…………………...…………………………..28

III

V.2.1. Chloration…...……………………………………….…………………………….29 V.2.2. Désinfection par UV……….…………………….………..………………………29 V.2.3. Ozonation………….……….………………………...……………………………29 V.3. Biofiltration…………………...……..………………...……………………………..30 V.4. Avantages et inconvénients…...……..………………...……………………………….31 Chapitre VI : Economie de l’environnement …….………...……………...………………..32 VI.1. Relation écoenvironnementale…………..…………………………………………..32 VI.2. Externalités…………………….………………..…………………………………..33 VI.2.1. Types d’externalités...………………….. … …………………………………....33 VI.2.2. Fonction des coûts de dommage et de lutte contre la pollution..…………… …..34 VI.3. Réutilisation des eaux usées...……..……………. …………………………………34 Conclusion partielle de la partie I…………………………………………………………...36 Partie II : ETUDE DE CAS : HAVAMAD Chapitre VII : Cadre règlementaire relatif au traitement des eaux usées..............................39 VII.1. Charte de l’environnement..…………… ……… …………………………….…..39 VII.2. Loi sur la politique de gestion et contrôle des pollutions industrielles………...….40 VII.3. Code de l’eau……………………...……….….…………………………………..41 VII.4. Décret MECIE..…………………...…………..…………………………………..42 Chapitre VIII : Localisation du site d’implantation…………….…………………..……...43 VIII.1. Localisation géographique de l’usine….………………………...……………….43 VIII.2. Localisation géographique de la station de traitement des eaux usées..……..…...45 Chapitre IX : Description du traitement des eaux usées de l’HAVAMAD……………….48 IX.1. Eaux usées de l’usine………………………..….…………………………………..48 IX.2. Traitement des eaux usées…………………………………………………………50 Chapitre X : Coût d’installation et coût d’exploitation de la station de traitement...............56 X.1. Coût d’installation……….…………………………………………………………..56 X.2. Coût d’exploitation…………………..……………....…………………………...…59 Chapitre XI : Analyse technico-économique de la station de traitement…………..............64 XI.1. Analyse technique relative au procédé de traitement.……………………………..64 XI.1.1. Analyse des différentes étapes de traitement...…………………………………..64 XI.1.2. Analyse de la qualité de l’eau………….…...…………………………………...66 XI.2. Analyse socio-économique…..……..……………………………………………....64 XI.3. Analyse coût-bénéfice de la station de traitement.………………………………....69 Conclusion partielle de la partie II.………………………………… ……………………...73 CONCLUSION GENERALE……………….……………………………………...………75 BIBLIOGRAPHIE……………………..…………………………………..……………… 77 ANNEXE I………………………………………...…………………………....…………..79 ANNEXE II………………………………………….………..…………………………….81 ANNEXE III……..………………………………….………..…………………………….84 ANNEXE IV……..………………………………….………..…………………………….85

IV

LISTE DES ABREVIATIONS

BFV-SG

D

d

DBO

DCO

EIE

M

MEC

MECIE

MES

pH

PREE

RN

SEPCM

SPCI

SMTP

TAC

UV

VAN

BankyFampandrosoananyVarotra – Société Générale

Diamètre

Densité

Demande Biochimique en Oxygène

Demande Chimique en Oxygène

Etude d’Impact Environnemental

Masse molaire

Mise en Conformité

Mise En Compatibilité des Investissements avec l’Environnement

Matières En Suspension

Potentiel d’Hydrogène

Programme d’Engagement Environnemental

Route Nationale

Société d’Engrais et de Produits Chimiques de Madagascar

Société de Produits Chimiques Industriels

Société Malgache de Transformation de Plastiques

Titre Alcalimétrique Complet

Ultraviolet

Valeur Actualisée Nette

V

LISTE DES FIGURES

Figure 1: Grille manuelle .............................................................................................................. 11 Figure 2: Grille automatique ......................................................................................................... 11 Figure 3: Dessableur rectangulaire ............................................................................................... 12 Figure 4: Dessableur circulaire ..................................................................................................... 13 Figure 5: Dessableur - dégraisseur ................................................................................................ 13 Figure 6: Dégraisseur .................................................................................................................... 14 Figure 7: Schéma récaptitulatif du processus de prétraitement ..................................................... 14 Figure 8: Décanteur ....................................................................................................................... 15 Figure 9: Processus de coagulation ............................................................................................... 16 Figure 10: Processus de coagulation-floculation ......................................................................... 17 Figure 11: Schéma récaptitulatif du traitement primaire .............................................................. 18 Figure 12: Traitement par lagunage avec les différents bassins .................................................... 21 Figure 13: Mode d’oxygénation du bassin d’aération ................................................................... 23 Figure 14: Traitement par boues activées ..................................................................................... 23 Figure 15 :Lit bactérien ................................................................................................................. 24 Figure 16 : Principe de l’ultrafiltration ......................................................................................... 27 Figure 17: Principe de l’osmose inverse ...................................................................................... 28 Figure 18 : Principe de la biofiltration .......................................................................................... 30 Figure 19: Ressources naturelles offertes par l’environnement ................................................... 32 Figure 20: Environnement endommagé ....................................................................................... 32 Figure 21: Fonction des coûts des dommages et de ceux de la lutte contre la pollution ............. 34 Figure 22 : Irrigation agricole ....................................................................................................... 35 Figure 23: Arrosage des espaces verts ......................................................................................... 35 Figure 24: Différentes étapes de traitement ................................................................................. 36 Figure 25: Localisation du site d’implantation ............................................................................ 44 Figure 26: Figure montrant l’emplacement de la station ............................................................ 45 Figure 27: Rejet de l’effluent épuré ............................................................................................. 45 Figure 28: Figure illustrant les activités des riverains .................................................................. 46 Figure 29: Eutrophisation du marais ............................................................................................ 47 Figure 30: Impact de la présence de polluant dans un marais ...................................................... 49 Figure 31 : Marais de rejet d’effluents .......................................................................................... 49 Figure 32: Regard pour collecte des eaux usées .......................................................................... 50 Figure 33: Organigramme de traitement ....................................................................................... 51 Figure 34: Mélangeur .................................................................................................................... 52 Figure 35: Bassin de traitement biologique ................................................................................... 54 Figure 36: Bassin de filtration rapide ............................................................................................ 55 Figure 37: Regard d’évacuation finale .......................................................................................... 55 Figure 38: Aspect général des différents bassins de traitement .................................................... 55

VI

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: Paramètre physico-chimiques........................................................................................ 8 Tableau 2: Effets immédiats ......................................................................................................... 10

Tableau 3: Effets cumulatifs ......................................................................................................... 10

Tableau 4: Coagulants minéraux et organiques ............................................................................ 17 Tableau 5: Floculants minéraux et organiques .............................................................................. 18 Tableau 6: Avantages et incovénients des traitements primaires .................................................. 19 Tableau 7: Différents types de bassins de lagunage ...................................................................... 20 Tableau 8: Avantages et inconvénients des traitements secondaires ............................................ 25 Tableau 9: Différents types de filtration membranaire ................................................................. 26 Tableau 10: Avantages et inconvénients des traitements tertiaires ............................................... 31 Tableau 11: Différents types d’externaliés ................................................................................... 31 Tableau 12: Sanctions de la loi 99 021 du 19/08/1999 ................................................................ 38 Tableau 13: Coût des matériaux nécessaires à la fondation .......................................................... 53 Tableau 14: Coût des matériaux nécessaires au bassin de traitement ........................................... 53 Tableau 15: Coût des matériels de coffrage .................................................................................. 54 Tableau 16: Coût des matériaux nécessaires aux bacs à boue ...................................................... 54 Tableau 17: Coût des matériaux nécessaires au bassin de relevage .............................................. 54

Tableau 18 : Coût des appareillages divers .................................................................................. 55 Tableau 19: Rôle et utilisation de chaque produit chimique ........................................................ 56 Tableau 20: Taux de traitement de chaque produit chimique ...................................................... 56 Tableau 21: Coût de la quantité d’hypochlorite de calcium nécessaire ...................................... 57 Tableau 22: Evaluation de la quantité annuelle d’hypochlorite de calcium................................. 57 Tableau 23: Coût de la quantité de sulfate d’aluminium nécessaire ........................................... 57 Tableau 24: Evaluation de la quantité annuelle du sulfate d’aluminium ..................................... 57 Tableau 25: Coût de la quantité de chaux nécessaire .................................................................. 58 Tableau 26 : Evaluation de la quantité annuelle de la chaux ....................................................... 58 Tableau 27: Coût de la quantité de polymère colfloc nécessaire .............................................. 58 Tableau 28 : Evaluation de la quantité annuelle du polymère colfloc ......................................... 58 Tableau 29 : Coût total des produits chimiques utilisés ................................................................ 59 Tableau 30: Calcul des valeurs actualisées ................................................................................. 66 Tableau 31 : Tableau estimatif des coûts sociaux ......................................................................... 68 Tableau 32: Tableau montrant les coûts sur une année ................................................................ 68 Tableau 33 : Tableau montrant les coûts sur dix ans .................................................................... 69

VII

LISTE DES ANNEXES

ANNEXE I………………………………………...…………………………....…………..79 ANNEXE II………………………………………….………..…………………………….81 ANNEXE III………………………………………….………..…………………………...84 ANNEXE IV……..………………………………….………..…………………………….85

Contribution à l’étude d’une station de traitement des eaux usées : cas de l’usine HAVAMAD

RAMISASOA Tatamo Mihaja - MASTER EIE 2014 1

INTRODUCTION

Les ressources en eau sont parmi les ressources naturelles les plus utilisées dans le monde.

Elles sont utilisées dans divers secteurs pour différentes finalités bien distinctes. Comme ces

ressources sont en abondance, leur mode de gestion rationnelle est parfois négligée.

L’eau est au cœur des industries. Pour mener à bien les activités d’une industrie, c’est-à-dire

produire en termes de quantité et de qualité, l’approvisionnement en eau est l’un des

paramètres importants à prendre en compte. De ce fait, la consommation d’eau de l’industrie

doit être connue dès le départ. En plus de cette consommation, le volume total du rejet liquide

doit également être déterminé pour pouvoir être maîtrisé et pour veiller au respect de

l’environnement.

L’usine HAVAMAD est une usine agro-alimentaire produisant des purées et du jus de fruit en

poche et en bouteille destinés à l’exportation. Sa ligne de production nécessite l’utilisation

d’un volume d’eau égale à 1.5m3/heure. L’usage important de l’eau conduira à un volume de

rejet assez conséquent.

Puisque les industries sont de grandes consommatrices d’eau, elles doivent avoir un contrôle

minutieux sur leur rejet liquide par le biais de la construction d’une station de traitement des

eaux usées. Ceci, dans le but de protéger le milieu naturel et pour ne pas causer de dommages

aux populations avoisinantes.

En ce qui nous concerne, dans le présent travail, nous allons nous focaliser sur l’usine

HAVAMAD et sa station de traitement des eaux usées. Soucieux du maintien de la qualité de

l’environnement et du respect de la cohabitation avec les riverains avoisinants, l’usine

HAVAMAD s’est engagée à construire sa propre station de traitement des eaux usées et à

veiller à son bon fonctionnement pour l’obtention d’un rendement maximal d’élimination des

substances polluantes. C’est pourquoi l’intitulé de ce présent mémoire : « Contribution à

l’étude d’une station de traitement des eaux usées : cas de l’usine HAVAMAD

Andranomena ».

Cette étude vise à examiner l’efficacité de la station de traitement par rapport au type de

traitement choisi tout en tenant compte des caractéristiques des eaux usées prédéterminées et à

montrer le bien-fondé de la présence de cette unité.



Ce travail se divise en deux parties distinctes. Pour cela, nous allons aborder un à un les

chapitres relatifs aux aspects théoriques. Ces différents chapitres renseignent sur le contexte

général du traitement des eaux usées, le prétraitement, le traitement primaire, les traitements

secondaires, les traitements tertiaires et l’économie de l’environnement.

Puis, nous allons enchaîner sur les chapitres se rapportant au cas de l’usine HAVAMAD.

Dans ces divers chapitres, on évoque le cadre règlementaire relatif au traitement des eaux

usées, la localisation du site d’implantation, la description du traitement des eaux usées de

l’HAVAMAD, le coût d’installation et le coût d’exploitation de la station de traitement et

enfin, l’analyse technico-économique de la station de traitement.



METHODOLOGIE D’APPROCHE

Dans le présent travail, une consultation de la littérature a été réalisée pour mieux approfondir

le sujet. A cette approche s’ajoute une descente sur terrain afin de voir les réalités. Pour ce

faire, la méthodologie d’approche est subdivisée en quatre phases.

Phase I : Recherche bibliographique

Cette étape qui est l’approche du sujet consiste principalement à rassembler et à

compiler les documents susceptibles de donner des informations qui nous étaient utiles. Cette

phase consiste donc à réunir le maximum d’information sur le site d’implantation de l’usine

HAVAMAD, les activités de l’usine, les différents types de traitementdes eaux usées, les

différents produits coagulants-floculants existants.

La recherche bibliographie est fondamentale à tout commencement puisque qu’elle aide

l’auteur à comprendre et à approfondir d’avantage la partie théorique du sujet en question, à

élargir la vision de l’auteur par rapport au domaine d’étude et enfin à préparer la descente sur

terrain.

Pour réunir les documents, nous avons fait appel à l’internet, aux supports de cours et

au document disponible auprèsdu bureau d’études Sactes.

L’effort fourni pour rassembler les divers documents reste encore insuffisant. L’étude

des documents théoriques doit toujours être complétée par une étude pratique permettant de

collecter les informations manquantes et pour le constat de l’état réel du lieu. L’étude pratique

se traduit par le biais d’un stage.

Phase II : Collecte de données

La phase de collecte de données a pour objectif premier de rassembler les données

primaires et secondaires nécessaires à la compréhension du thème d’étude.

On entend par données primaires, les données collectées lors du stage pratique au sein de la

station de traitement des eaux usées de l’usine. Ces données sont fiables par rapport aux

données théoriques. Les données primaires permettent de vérifier la véracité des théories par

le fait d’appliquer ceux qui ont été dits dans celles-ci. Aussi, elles sont obtenues par

constatation sur place de l’état réel des bassins de la station de traitement ainsi que son

fonctionnement en général. Par contre, les données secondaires s’obtiennent des théories

issues de divers documents rassemblés. Ces données servent de support aux données

primaires.



Phase III : Synthèse de données

Cette phase consiste en l’analyse et l’interprétation de l’ensemble des données

obtenues. Les données secondaires servent de données de base et restent encore abstraites,

quant aux données primaires, elles servent à vérifier les informations théoriques et à

comprendre le cas réel sur terrain. L’analyse des données primaires et secondaires est tous

deux importants et interdépendants.

Phase IV : Rédaction du mémoire

Ces différentes phases citées auparavant sont essentielles avant de pouvoir entamer la

rédaction proprement dite. Sans données, la rédaction ne peut avancer et peut être même

faussée ou pire faisant hors sujet. Pour que la rédaction soit bien rédigée, il faut que le sujet

soit bien cerné, bien cadré et que les données soient bien fondées. Cette dernière phase qui est

la rédaction est très déterminante, car englobe toutes les recherches ainsi que les analyses

effectuées par rapport au thème d’étude. Aussi, la rédaction doit être non seulement

cohérente, mais également contenir des idées authentiques.



Partie I : ASPECTS

THEORIQUES



Chapitre I : Contexte général du traitement des eaux usées

I.1. Origine

Les eaux souterraines (nappes phréatiques, nappes captives), les eaux de surface (lacs,

rivières, étangs) ainsi que les eaux de mer représentent les ressources disponibles en eau

(LOUNNAS, 2009).

Les eaux issues des activités humaines et industrielles sont qualifiées d’eaux usées. Ce

sont des eaux renfermant différentes matières polluantes et si elles ne sont pas traitées, elles

engendreront la pollution des eaux superficielles.

Les motivations de traiter les eaux usées ont pris naissance pour de multiples raisons,

les principales sont relatives aux questions sanitaires, économiques et environnementales.

I.2. Historique

Pendant la préhistoire, les hommes campaient près des rivières. L’eau de la rivière

faisait l’objet de plusieurs finalités (boisson, moyen de transport, assainissement).

A partir de l’Antiquité, la vie humaine s’est organisée en villes. Les eaux usées de

celles-ci étaient acheminées vers des égouts. Dans la ville de Rome, le Cloaca Maxima est

l’égout le plus ancien dont la première fonction est d’assainir la ville. Les Romains se

servaient des plantes des marais pour le Cloaca Maxima.

L’histoire du traitement des eaux date du temps des Romains. Ces derniers se

souciaient de préserver au mieux l’environnement. Ils ont construit des canaux pour

acheminer l’eau jusqu’aux villes, des égouts et des latrines pour évacuer les déchets.

Au Moyen-Age, les installations romaines se font oublier, tous les excréments solides

ou liquides sont jetés directement dans la rue. Les épidémies en ville étaient fréquentes

comme la peste et le choléra et provoquent le décès des milliers de personnes. Cette situation

dure jusqu’au XVIIIe siècle. Dans ce temps, les eaux usées étaient éliminées de différentes

façons : déversement dans des petites ruelles entre les maisons, dilution par les orages ou

infiltration sur place.

Au XXe siècle, les autorités prennent conscience des capacités auto épuratrices

naturelles des micro-organismes dans les milieux aquatiques et décident de mettre en exergue

cette pratique au service de la dépollution de l’eau dans des bassins d’épuration. À partir de

1914, des scientifiques anglais proposent un système de bassin dans lequel les eaux usées sont

oxygénées pour favoriser la dégradation des polluants organiques par les micro-organismes. A



ce jour, la plupart des stations d’épuration fonctionnent sur ce principe : maintenir en

suspension les boues dans le bassin et activer par oxygénation les bactéries que contiennent

ces boues afin de dégrader les composés carbonés, l’azote et le phosphore.

I.3. Contexte actuel

La santé publique repose sur le traitement des eaux usées. L’insuffisance de traitement

des eaux et l’absence d’hygiène entraînent la mort de plus de quatre mille enfants de moins de

cinq ans. Par ailleurs, l’économie d’un pays subit les séquelles de l’absence ou du traitement

vicié des eaux usées. Les budgets de l’Etat en matière de santé publique se voient renflouer.

Le traitement des eaux usées est historiquement récent. Il est lié à l’augmentation rapide de la

population dans les villes et à la révolution industrielle. Le traitement des eaux usées urbaines

et industrielles est à l’aube d’une grande mutation. Il doit répondre à des exigences de plus en

plus pointues en matière de prévention des risques sanitaires et environnementaux.

La gestion des eaux usées peut contribuer à la réduction de la pression sur les

ressources naturelles : récupérer et produire de l’énergie, recycler les eaux urbaines et

industrielles et transformer en ressources les constituants valorisables qu’elles contiennent. La

réutilisation des eaux usées doit être une politique privilégiée par les industries, car favorise la

protection et la bonne gestion des ressources en eau superficielle.

I.4. Paramètres des eaux usées(RAKOTOARISOA, 2010).

Pour pouvoir déterminer la composition des eaux usées, il faut procéder aux mesures

physico-chimiques, biologiques et bactériologiques.

� Paramètres physico-chimiques:

Paramètres Description

Couleur Est visible à l’œil nu. On distingue généralement la couleur apparente due aux matières en suspension et en solution.

Odeur Est directement ressentie par l’organe olfactif. Le test ne donne pas une quantification, mais une appréciation. Les odeurs proviennent soit des produits chimiques, soit des matières organiques en décomposition, soit des protozoaires.

pH L'analyse du pH permet de mesurer l'acidité d'un échantillon d'eau usée. Il s’agit d’un paramètre fondamental de caractérisation des eaux résiduaires.

Température La notion de température revêt un rôle très important. Les



modifications excessives de la température des milieux récepteurs perturbent la vie aquatique et ont une influence sur les réactions chimiques.

Conductivité électrique Elle donne une évaluation de la teneur en sel dissout des eaux usées.

Laconductivité électrique dépend particulièrement de la

minéralisation totale de l’eau.

Turbidité C’est la mesure du degré du caractère trouble (la diminution de la transparence d’un liquide due à la présence de matières en suspension) de l’eau.

Matières en suspension ou MES

Leur teneur est variable suivant la nature des terrains traversés, la saison et la pluviométrie. Les matières en suspension (MES) comprennent les matières décantables et les matières colloïdales.

Dureté Elle renseigne sur la teneur en sel de calcium et de magnésium.

Alcalinité L’alcalinité représente le pouvoir tampon des eaux usées, exprimé par le Titre Alcalimétrique Complet (TAC).

Dérivés azotés Les nitrates, les nitrites et l’ammonium sont les plus rencontrés.

� Paramètres biologiques :

� Demande Biochimique en Oxygène (DBO) pendant 5 jours et Demande Chimique en

Oxygène (DCO) :

En faisant l’analyse de DBO5 et de DCO, on obtient la concentration de matières organiques.

La DBO5 est la quantité d'oxygène indispensable aux micro-organismes pendant cinq jours

pour l’oxydation des matières organiques des eaux usées.

De même, la DCO est la quantité d'oxygène indispensable pour oxyder les matières

organiques, en utilisant du bichromate dans une solution acide, pour les transformer en

dioxyde de carbone et en eau.

La valeur de la DCO est habituellement plus élevée par rapport au DBO5, car les substances

organiques biodégradables sont plus faciles à éliminer.

De façon générale, la DBO5 est utilisée pour mesurer le degré de pollution des eaux usées.

� Corrélation entre DCO et DBO5 :

Le rapport (DCO/DBO5) informe sur la biodégradabilité de la matière organique.

L’accroissement de ce rapport se traduit par l’augmentation de la proportion des matières

organiques non biodégradables des eaux usées.

Tableau 1 : Paramètres physico-chimiques



� Paramètres bactériologiques :

La présence des polluants bactériologiques est marquée par le développement de bactéries, de

virus, de champignons ou d’algues. Les déchets et les eaux usées sont les principaux

fournisseurs de polluants bactériologiques. La présence de l’Escherichia Coli dans une eau

est signe de contamination par des excrétas humains ou animaux. Mais les streptocoques

fécaux sont des bactéries en chaînette. Ce sont des flores normales des matières fécales

humaines et animales, industries de la contamination fécale récente.

I.5.Pollutions rencontrées(YAHIATE et TAHIRIM, 2010)

Définir un composé comme polluant se fait par rapport à la sensibilité intrinsèque du

milieu (risque d'eutrophisation, toxicité vis‐à‐vis de la faune) ou par rapport aux usages qui lui

sont associés (utilisation industrielle ou agricole de l'eau, loisirs nautiques, production

aquacole).

• Pollution carbonée :cette pollution est caractérisée principalement par la demande en

oxygène qui lui est associée :

− DBO5 "Demande Biochimique en Oxygène sur 5 jours" :elle représente la pollution

carbonée biodégradable ;

− DCO "Demande Chimique en Oxygène" :elle représente la totalité de la pollution

organique ou minérale.

Ses impacts majeurs sont liés à l'appauvrissement en oxygène de l’eau dû à son rejet à l’état

pollué.

• Pollution azotée et phosphorée : les composés phosphorés et azotés (nitrates) sont

reconnus pour jouer un rôle majeur dans le déclenchement du phénomène d'eutrophisation,

qui peuvent favoriser le développement incontrôlé de certains organismes. L'ammoniaque

entraîne la consommation de l'oxygène dissout et par ailleurs, sous sa forme non ionisée, est

toxique pour la faune piscicole.

• Matières en suspension : Les matières en suspension rejetées ont un impact direct sur

le milieu par l'augmentation de la turbidité. De plus, la fraction organique de ces matières en

suspension constitue un support parfait pour la pollution chimique et surtout microbiologique.

• Micro-organismes : Les micro‐organismes ne sont pas, à priori, néfastes pour le

milieu naturel, mais affectent ses usages (dégradation de l'état sanitaire). Leur élimination est

donc une contrainte de qualité forte chaque fois que l’utilisation de l’eau est relative aux

baignades, aux activités de loisirs, à la conchyliculture, ...



• Composés spécifiques : Ces éléments peuvent affecter la qualité du milieu récepteur et

de ses usages, soit par leur toxicité intrinsèque soit en jouant un rôle sélectif dans la

croissance des organismes aquacoles ainsi que de ceux mis en œuvre dans les processus

d'épuration biologique.

I.6. Effets des pollutions sur le milieu récepteur

Les effets de la pollution sont de natures distinctes et varient selon différentes périodes

de temps, comme l'illustrent les tableaux ci-après:

Paramètres Echelle d’action Conséquences immédiates MES heure, jour, semaine Augmentation de la turbidité, sédimentation,

colmatages, consommation d’O2, excès de nutriments

DBO et NH4 jour, semaine Augmentation de la turbidité, sédimentation, colmatages, consommation d’O2, nutriments en excès

Température heure, jour Ecart avec le milieu, modification de la solubilité des gaz

Hydrocarbures heure, jour Couche de surface, réduction des échanges interfaciques

Flottants heure, jour, semaine Pollution visuelle, colmatage, dépôt Paramètres toxiques (métaux, pesticides)

heure, jour Toxicité pointue

Microbiologie (bactéries) heure, jour Développement de pathogènes, bouleversement des équilibres trophiques

(Selon ADLER, 2005)

Paramètres Echelle d’action Conséquences cumulatives

MES mois, saison Sédimentation, consommation différée d’O2, colmatage de milieux spécifiques

DBO, azote mois, année Changement des chaînes trophiques Phosphore semaine, mois, année Excès de nutriment, eutrophisation Micropolluants mois, année, décennie Accumulation, dispersion, concentration,

adsorption, effets toxiques différés

(Selon ADLER, 2005)

Le traitement des eaux usées comprend les étapes consécutives suivantes qui sont le

prétraitement, le traitement primaire, les traitements secondaires et les traitements tertiaires,

que vont développer les chapitres successifs qui suivent.

Tableau 2 : Effets immédiats

Tableau 3 : Effets cumulatifs



Chapitre II : Prétraitement

La première étape du traitement des eaux usées est le prétraitement. Les opérations

relatives au prétraitement visent à éliminer les fractions les plus grossières que renferment les

effluents résiduaires (ADLER, 2005). Ces dernières sont susceptibles de gêner les traitements

postérieurs et risquent d'endommager les équipements. De ce traitement, on retire environ

35% des éléments polluants (MOULIN, 2013).

Il fait généralement intervenir les procédés appelés dégrillage et tamisage pour les déchets

volumineux, dessablage pour le sable et les graviers et dégraissage‐déshuilage pour les

graisses.

II.1.Dégrillage (ADLER, 2005)

Le dégrillage permet de protéger les ouvrages avals contre l’arrivée de gros objets

susceptibles de boucher les canalisations de liaison et les diverses unités des installations ainsi

que de séparer les matières volumineuses amenées par l’eau brute. En général, le dégrillage

des eaux résiduaires est réalisé avec des grilles compris soit entre 30 et 100 mm, soit entre 10

et 25 mm .Il existe aussi un dégrillage inférieur à 10 mm réalisé avec des macros tamiseurs

rotatifs.

Différents types de grilles sont distingués, les grilles manuelles (barreaux inclinés) pour des

débits faibles et les grilles automatiques (barreaux courbes pour des débits faibles ou droits

pour des débits importants) pour lesquelles le système de raclage (souvent discontinu) est un

râteau qui peut être situé à l'aval ou à l'amont.

Figure 2 : Grille automatique

Figure 1 : Grille manuelle



Il est aussi possible d’utiliser des tamis (maille de 0.25 à 0.03 mm) qui sont rotatifs ou non, et

qui sont toujours placés à l'aval d'un dégrillage pour prévenir le colmatage.

Le dégrillage n'a aucune action sur la pollution associée à des particules de taille

inférieure à la maille utilisée, mais uniquement sur la pollution englobant les matières en

suspension de taille importante. Ce prétraitement n'agit en aucun cas sur la pollution dissoute.

Le dégrillage exige un entretien régulier et aussi une bonne gestion des déchets.

II.2. Dessablage (ADLER, 2005)

Le principal objectif du dessablage est de retenir les fines particules afin de protéger

les installations en aval, car les dépôts de sable diminuent le débit des conduites. En théorie, le

dessablage vise à piéger les matériaux denses (d > 2) et de taille grenue (0.2 < D < 0.5 mm),

c'est-à-dire essentiellement du gravier et du sable. Cependant, une petite proportion de matière

organique peut être retenue au niveau de ces matériaux, engendrant des problèmes de

fermentation au fond du bassin. Aussi, des procédés de lavage de sable sont généralement mis

en œuvre.

Il existe différents types de dessableur :

� Dessableurs rectangulaires : qui permettent de traiter des débits importants pouvant

allerjusqu'à 15000 m3/h. Un système d'insufflation d’air peut être installé sur toute la longueur

de l'ouvrage. L'air insufflé permet une séparation des matières organiques déposées sur les

particules de sable et permet également une séparation des matières flottantes. L'extraction du

sable s'effectue par raclage ou par pompe.

Figure 3 : Dessableur rectangulaire



� Dessableurs tangentiels ou circulaires : de forme cylindro-conique, la vitesse de

balayage du radier est maintenue constante grâce à une alimentation tangentielle de l'eau ou

par un brassage mécanique. Les particules denses vont pouvoir se plaquer sur les parois de

l'appareil par effet centrifuge, et seront recueillies dans le fond conique de l'ouvrage.

• Dessableur-dégraisseur combiné : le dessablage et le dégraissage sont effectués dans

un même bassin. Ces ouvrages permettent de séparer les sables, l'eau et la graisse grâce à la

différence de densité. En effet les sables vont décanter dans le fond du dessableur et les

graisses sont quant à elles mises en flottation par l'insufflation de bulle d'air. Les graisses sont

raclées en surface par un écumeur rotatif.

Figure 4 : Dessableur circulaire

Figure 5 : Dessableur-dégraisseur



II.3. Dégraissage (ADLER, 2005)

L'objectif du dégraissage est de retenir les graisses et les huiles (particules de densité

plus faibles que l'eau) pour protéger le milieu naturel. En effet, ces éléments forment en zone

calme une couche fine en surface qui réduit les échanges gazeux eau-atmosphère. La

récupération des graisses permet de contrecarrer divers problèmes comme le colmatage des

conduites donc essentielle pour protéger les installations sensibles situées à l'aval (dans les

stations d'épuration, les corps gras forment des émulsions pouvant perturber spécialement les

écoulements).

Il existe différents types d’installation : des déshuileurs indépendants installés après un

dessableur ou des ouvrages combinés dessableur-deshuileur. Le premier type est souvent

utilisé pour des bassins où les eaux pluviales sont retenues. Le second type est en général

utilisé dans les stations d'épuration et met en œuvre une insufflation d'air pour obtenir la

flottation des graisses.

(Source TSARAMODY, 2013)

Ci-après un schéma récapitulatif illustrant la phase de prétraitement :

Figure 6 : Dégraisseur

Figure 7 : Schéma récapitulatif du processus de prétraitement

Arrivée des eaux usées

Déchets grossiers

Dépôts de sable et gravier



Chapitre III : Traitement primaire

Après le prétraitement s’enchaine le traitement primaire. Cette deuxième étape est

aussi appelée traitement physico-chimique. L’addition d’agents coagulants et floculants dans

l’eau permet d’améliorer le rendement de décantation. Ces produits sont fortement

recommandés, car ils facilitent la liaison des particules les unes des autres qui se déposent

plus facilement. Il est ainsi possible de recueillir le maximum de particules en suspension par

décantation. Le traitement primaire permet de retirer 90% des particules en suspension. Elle

est commune à une multitude de stations d’épuration. Néanmoins, l’eau contient encore des

éléments dissous tels que les éléments azotés, phosphatés et des particules fines (MOULIN,

2013).

III.1. Décantation primaire

La décantation primaire repose sur la séparation solide-liquide sous l'influence de la

gravité. Les matières solides se regroupent au fond du bassin de décantation et constituent les

"boues primaires". Ces dernières sont récupérées au moyen d'un système de raclage. Ce

traitement élimine 50 à 55 % des matières en suspension et réduit d'environ 30 % la DBO et la

DCO. L'utilisation d'un décanteur lamellaire accroît le rendement de la décantation. Ce

dispositif comporte des lamelles parallèles inclinées, et de ce fait augmente la surface de

décantation et active le dépôt des particules. Une décantation lamellaire permet d’enlever plus

de 70 % des matières en suspension et réduit la DCO et la DBO de plus de 40 %

(TSARAMODY, 2013).

III.2. Processus de coagulation-floculation

Pour faciliter la décantation, des produits chimiques sont utilisés pour favoriser la

séparation de l’eau et des colloïdes, rassemblés par les moyens artificiels : la coagulation et la

floculation (MOULIN, 2013).

Figure 8 : Décanteur



Ce type de traitement permet de retirer jusqu'à 90 % de MES et 75 % de la DBO. Les facteurs

qui améliorent la coagulation‐floculation sont le gradient de vitesse, le temps et le pH. Le

temps et le gradient de vitesse sont des facteurs importants pour augmenter la probabilité de

chocs entre les particules. Le pH est un facteur considérable pour favoriser la formation

maximum de colloïdes en vue de leur élimination.

Une séquence particulière d’addition des produits chimiques et un certain mode de

mélange devraient être minutieusement contrôlés pour favoriser une coagulation-floculation

efficace. Si l’alcalinité n’est pas suffisante, de la chaux doit être ajoutée en premier, suivis de

coagulants et on effectue un mélange rapide. Ce mélange rapide ou « flash mixing » est mené

usuellement dans un petit réservoir pour une plus grande dispersion. Les aides coagulants

peuvent y être ajoutés à la fin. Ce mélange rapide est suivi d’une agitation lente dans un

réservoir plus grand (bassin de coagulation) (TSARAMODY, 2013).

La coagulation-floculation est un traitement de clarification très efficace dont l’objectif

premier est l’élimination de la portion non-décantable des matières en suspension.

III.2.1.Coagulation

La coagulation est la déstabilisation de particules colloïdales par addition d'un réactif

chimique appelé coagulant et par conséquent agglomérées et liées pour former un floc qui

décante rapidement (MOULIN, 2013). Les flocs formés adsorbent et prennent au piège les

matières en suspension colloïdales et les décantent en laissant un surnageant clarifié.

(Source GOMES, 2007)

La coagulation est la seule méthode économique efficace pour enlever les éléments polluants

présents dans les effluents. En effet, ces impuretés en suspension fines (colloïdes), de

dimension de l’ordre de 1µm à 1nm ne se décantent pas naturellement dues à des forces

répulsives, vu les mêmes charges qu’elles possèdent et elles ne peuvent pas être enlevées par

le traitement physique conventionnel (LOUNNAS, 2008).

Figure 9 : Processus de coagulation



III.2.2.Floculation

C’est l'agglomération de particules déstabilisées en micro flocs et ensuite en flocons

plus volumineux que l'on appelle flocs. On peut rajouter un autre réactif appelé floculant ou

adjuvant de floculation pour faciliter la formation de flocs. Cette technique comporte la phase

d'adjonction d'un réactif, qui provoque l'agglomération des particules en suspension, puis une

accélération de leur chute au fond de l'ouvrage (LOUNNAS, 2008).

(Source GOMES, 2007)

III.3.Coagulants et floculants

L’efficacité des coagulants est totalement liée à la valence des cations utilisés. Les

ions trivalents sont dix fois plus efficaces que les ions divalents. De ce fait, les sels

d’aluminium et de fer sont les plus utilisés dans le monde entier.

III.3.1. Coagulants

Les coagulants doivent répondre à plusieurs exigences. Ils doivent être peu couteux

dans la mesure du possible, inoffensifs et doivent permettre une coagulation efficace.

Le tableau ci-après présente les types de coagulants :

Coagulants minéraux Coagulants organiques • Sels métalliques simples

Chlorureferrique (FeCl3, 6H2O) Sulfate d’aluminium (Al2(SO4)3, 18 H20) Sulfate ferrique (Fe2(SO4)3, 9H2O) Sulfate ferreux (FeSO4, 7H2O) Aluminate de sodium : NaAlO2

Epichlorhydrinediméthylamine (EpiDMA)

Polychlorure de diallyldiméthylammomium (polyDADMAC)

Résines mélamines formaldéhydes

Figure 10 : Processus de coagulation-floculation



• Sels métalliques polymérisés Polychlorure basique d’aluminium (PCBA) Polycholorosulfates basiques d’aluminium PolyAluminium Chloride (PAC): Al n(OH)mCl3n-m

PolyAluminiumSulphate Chloride (PACS): Al n(OH)m (SO4)3 Cl3n-m-2x

Graines de MoringaOleifera (baobab) « Ananambo »

(Source TOSUN)

III.3.2. Floculants

En plus des coagulants, d’autres produits chimiques appelés « aides coagulants » ou

« floculants » sont aussi ajoutés en petite quantité pour rehausser la coagulation par la

promotion de la croissance de grands flocs et leur sédimentation rapide (TSARAMODY,

2013).

On peut aussi distinguer deux types de floculants comme le montre le tableau suivant :

Floculants minéraux Floculants organiques Silice activée (polymère anionique linéaire)

Bentonite

• Origine naturelle Acide alginique

Alginate de sodium

• Origine synthétique :Polyélectrolytes anioniques,

cationiques (colfloc) ou non anionique, à très haute

masse molaire (Polyacrylates, polyacrylamides,

polyamines,…)

(Source TOSUN)

Ci-après un schéma récapitulatif illustrant la phase relative au traitement primaire :

Tableau 4 : Coagulants minéraux et organiques

Tableau 5 : Floculants minéraux et organiques

Figure 11 : Schéma récapitulatif du traitement primaire



III.4.Avantages et inconvénients

Les avantages et les inconvénients des différents types de traitements primaires sont

représentés dans le tableau ci-après :

Type de traitement Avantages Inconvénients

Décantation primaire

-séparation solide-liquide

-élimine 50 à 55 % des

matières en suspension

-réduit d'environ 30 % la

DBO et la DCO

-neutralisation partielle de la

couleur

- besoin de temps de séjour de

longue durée

-concentration de mauvaise

odeur

Coagulation-floculation

-séparation solide - liquide

accélérée par les produits

coagulants-floculants

-élimine jusqu’à 90 % des

matières en suspension

-réduit d'environ 75 % la

DBO

-neutralisation partielle de

l’odeur et de la couleur

-respect strict de la vitesse

d’agitation

-respect strict du pH optimal

-respect strict de la dose

optimale de chaque produit

utilisé

Tableau 6 : Avantages et inconvénients des traitements primaires



Chapitre IV : Traitements secondaires

Les traitements secondaires interviennent après le traitement primaire. Ils agissent

essentiellement sur les polluants organiques par des procédés biologiques. Le traitement

secondaire repose sur le pouvoir épuratoire des bactéries présentes dans l’eau comme

l’épuration naturelle dans les eaux de surface. Cette méthode nécessite un apport en oxygène

qui active les bactéries, pour que ces derniers dégradent les matières organiques.

On distingue le procédé biologique extensif (lagunage) et les procédés biologiques intensifs

(boues activées, lits bactériens) (TSARAMODY, 2013).

IV.1. Procédé biologique extensif : lagunage

C’est une méthode naturelle d’épuration des eaux résiduaires qui permet une

séparation des éléments solides-liquides par décantation. Elle entraine également une

épuration biologique principalement due à l’action des bactéries. Le lagunage imite

l’autoépuration des étangs ou plans d’eau peu profonds.

Ce procédé de traitement des eaux usées consiste à écouler lentement l’eau dans une série de

bassins peu profonds ou profonds où prolifèrent naturellement des organismes vivants

(bactéries, algues). Ces derniers consomment les substances organiques et les sels minéraux

contenus dans les eaux usées. L'oxygène est fourni par les échanges avec l'atmosphère au

niveau du plan d'eau et par l'activité de photosynthèse des micros algues de surface. Le

rayonnement solaire détruit en outre certains germes.

Le nombre des agents pathogènes, comme certaines bactéries, virus, parasites, est amplement

restreint, notamment en raison de la durée de leur séjour prolongé dans les bassins entraînant

un dépôt par décantation puis leurs morts (RATRIMO, 2011).

Le tableau ci-après englobe les différents types de bassins:

Bassin

Caractéristiques

Bassin aérobie dont toute la phase aqueuse est oxygénée et ayant une profondeur

inférieure ou égale à 1m50. Il assure la diminution des germes pathogènes.

Bassin facultatif dont la profondeur varie entre 1m50 et 2m50 ; l’eau est oxygénée en

surface tandis que le fond est privé d’oxygène. Il est basé sur la symbiose

algues‐bactéries, et est dépendant des conditions climatiques. Au fond de ce

bassin, le dépôt important de matières décantables entraîne la formation

d’un milieu anaérobie où se développent des bactéries dites anaérobies car



n’utilisant pas l’oxygène dissout dans l’eau mais celui présent par exemple

dans les molécules de nitrate.

Bassin anaérobie

dont la profondeur est supérieure à 3m et dans lequel le processus de

fermentation occupe tout le volume. Il est utilisé pour la décantation et la

dégradation des matières organiques par fermentation. Ce bassin est

toujours placé en amont dans une filière de traitement. Dans ce bassin, la

matière minérale formée, issue des bactéries mortes en décomposition, est

récupérée par des plantes aquatiques (roseaux…). C’est en réalité la récolte

de ces plantes qui constitue l’extraction de la pollution.

Le lagunage a une réelle efficacité sur la réduction de certaines substances

particulièrement nocives vis-à-vis des milieux naturels. Des éléments tels que les phénols, les

hydrocarbures ou les détergents voient leurs teneurs diminuer considérablement après passage

dans un bassin de stabilisation. De plus, on note une accumulation importante des métaux

lourds dans les sédiments du bassin de tête. Ainsi, les effluents épurés ne contiennent

pratiquement plus de substances toxiques risquant de s’accumuler dans la chaîne trophique

(RATRIMO, 2011).

Ce procédé d'épuration permet d’abattre 80 % à 90 % de la DBO, 20 % à 30 % de l'azote et

favorise la réduction considérable des germes.

Le désavantage de ce procédé est l’utilisation des surfaces importantes et de ne pas offrir des

rendements constants durant l'année (mois sans ensoleillement) (TSARAMODY, 2013).

Figure 12 : Traitement par lagunage avec les différents bassins

Tableau 7 : Différents types de bassins de lagunage



IV.2. Procédés biologiques intensifs

Ces procédés comprennent toute une série de techniques ayant en commun le recours à

des cultures bactériennes qui "consomment" les matières polluantes. On considère deux

grandes catégories de procédés biologiques artificiels :

− les installations à "cultures libres", dans lesquelles la culture bactérienne est gardée en

suspens dans le courant des eaux usées à traiter ;

− les installations à "cultures fixées", où la culture bactérienne (appelée aussi "biofilm",

"film biologique" ou "biomasse") repose sur un support (caillou, plastique, milieu

granulaire fin). Les installations à "cultures fixées" peuvent recourir à différents types de

supports pour les cultures bactériennes.

Comme support, on a soit des matières naturelles (pouzzolane, argiles expansés, schistes),

soit synthétiques (billes de polystyrène). Le matériau choisi doit avoir une forte capacité

filtrante et permettre une fixation maximum des cultures biologiques (TSARAMODY, 2013).

IV.2.1. Cultures libres

Les installations à "boues activées" fonctionnent selon le principe des "cultures libres".

Il s'agit d'un système d'épuration aérobie, c'est‐à‐dire nécessitant un apport d'oxygène. La

masse bactérienne est maintenue dans un bassin aéré et brassé. Un système d'aération permet

à la fois d'apporter l'oxygène, essentiel à l’oxydation, et de brasser les eaux usées. L’opération

relative au brassage est essentielle pour homogénéiser le mélange et empêcher les dépôts. Les

boues activées sont composées d'un mélange d'eau et de bactéries qui se nourrissent des

polluants contenus dans les eaux résiduaires (TSARAMODY, 2013).

Les procédés anaérobies, qui utilisent des bactéries opérant en l'absence d'oxygène,

sont généralement plus lents. Une station de traitement par boues activées comprend dans tous

les cas (RATRIMO, 2011):

− un bassin d’aération, alimenté en continu par l’eau à traiter, qui est mis en contact avec la

masse bactérienne épuratrice,

− un clarificateur dans lequel l’eau décantée et la masse bactérienne se séparent,

− un appareil de recirculation permettant le retour vers le bassin d’aération, des boues

secondaires stockées au fond du clarificateur. Ce qui permet de conserver dans ce bassin

la concentration de micro‐organismes indispensable pour avoir le niveau d’épuration

recherché,



− un dispositif d’extraction et d’évacuation des excédents de boue, c'est‐à‐dire du surplus de

masse bactérienne associée avec le support,

− un dispositif qui assure l’apport d’oxygène indispensable aux bactéries présentes dans le

bassin d’aération,

− un appareil de brassage de ce même bassin qui assure au mieux le contact entre les

bactéries et leurs nourritures (particules organiques), évite les dépôts et favorise la

diffusion de l’oxygène.

Le brassage et l’oxygénation du bassin d’aération sont assurés soit par insufflation d’air par le

fond, soit par des turbines de surface, sorte d’hélices qui agitent énergétiquement l’eau. Ce

phénomène a pour but de maintenir en suspension la masse bactérienne. Le traitement par

boues activées a un impact positif sur la qualité des eaux.

Néanmoins, ce procédé conduit cependant à la formation de quantités importantes de

déchets, correspondant aux boues. Ceci impose de mettre en place, en aval de la chaîne du

traitement des eaux, des procédés de traitement des boues. Les boues récupérées au fond des

bassins de traitement des eaux sont exploitées dans la production agricole (épandage) ou la

production de biogaz.

Figure 14: Traitement par boues activées

Figure 13: Mode d’oxygénation du bassin d’aération



Les étapes préliminaires qui permettent de préparer les boues notamment en augmentant leur

taux de matière sèche sont (TSARAMODY, 2013):

− l'épaississement : son principe consiste à enlever une certaine partie d'eau (3% à 5%)

renfermée dans les boues;

− la stabilisation : minimise le processus de fermentation des boues, donc elle réduit la

possibilité d’oxydation des matières organiques qu'elles renferment, et empêche toute réaction

biologique;

− la déshydratation : permet de pousser plus loin la réduction du volume des boues (20% à

30% d’eau);

− le séchage : il peut être réalisé pour mieux adapter les boues aux besoins de la filière

d'élimination choisie et notamment répondre aux contraintes de stockage et de transport (60%

à 90 % d’eau).

IV.2.2. Cultures fixées: lit bactérien

Les lits bactériens sont constitués par une accumulation sur une hauteur convenable

des matériaux poreux tels les scories, les pouzzolanes ou les mâchefers. Ces matériaux arrosés

d’eau décantée se recouvrent après quelques semaines de maturation des pellicules

membraneuses riche en colonie microbienne, pour assurer l’épuration des eaux usées.

L’action des matériaux s’exerce sur la surface, et pour augmenter cette dernière, on a choisi

des matériaux de faible dimension pour maintenir des vides pour le passage de l’eau et de

l’air. Et puis une couche de matériaux plus grossiers peut être à la partie inférieure pour

favoriser l’évacuation de l’effluent épuré.

La hauteur des matériaux constituant le lit doit être au minimum de 1m50 et au maximum de

4 à 5m (RATRIMO, 2011).

Figure 15: Lit bactérien



� Lit bactérien à faible charge : l’eau distribuée vient en contact avec les éléments du

lit. Puis, les matières colloïdales et les matières en solution sont adsorbées tandis que les

matières en suspension non décantables s’accrochent en constituant le film biologique.

� Lit bactérien à haute charge : fonctionne d’une façon continue sous une charge

organique jusqu’à dix fois plus grande que les lits à faible charge. Il se développe sur les

matériaux de mince pellicule microbienne et les matières désintégrées sont chassées par le

courant d’eau et sont entraînées vers la sortie.

IV.3. Avantages et inconvénients

Les avantages et les inconvénients des différents types de traitements secondaires sont



Lagunage -réduction de certaines

substances nocives

-réduction de 80 % à 90 %

de la DBO

-réduction de 20 % à 30 %

de l'azote

- besoin de temps de séjour de

longue durée

-besoin d’espace importante pour les

différents bassins

-besoin permanente d’ensoleillement

-rendement non constant durant

l’année

Boues activées -action rapide de la masse

bactérienne

- réduction importante des

matières organiques par

oxydation

-besoin permanente d’ensoleillement

-quantité importante de déchets

-besoin de mettre en place des

procédés de traitement des boues

Lit bactérien -adsorption des matières

colloïdales

- adsorption des matières en

solution

-importante quantité de

masse bactérienne

-choix minutieux des supports à

utiliser

-respect strict de la hauteur des

matériaux dans le bassin

-respect strict de la dimension des

matériaux pour maintenir des vides

pour le passage de l’eau et de l’air

Tableau 8 : Avantages et inconvénients des traitements secondaires



Chapitre V : Traitements tertiaires

Les traitements tertiaires viennent après les traitements secondaires. Ce mode de

traitement peut faire appel à différentes opérations : physique (filtration), chimique ou

biologique selon la nature des polluants qui nécessitent d’être éliminés. Ils sont encore

faiblement utilisés et visent à extraire la fraction des polluants non traités par les traitements

primaires ou secondaires. Ils sont mis en place pour respecter les normes de rejet avant

déversement dans la nature surtout quand celle-ci est sensible. Ici, le degré de sensibilité

augmente lorsque les eaux de surface sont utilisées pour diverses activités humaines. Ils visent

à éliminer en particulier les nitrates, les phosphates et les germes pathogènes (MOULIN,

2013).

Les traitements tertiaires regroupent les techniques de filtration membranaires, les techniques

de désinfection et la biofiltration.

V.1. Techniques de filtration membranaires

Les méthodes membranaires sont notamment appliquées au traitement des eaux, dans

le traitement d'eau potable voire le traitement des eaux usées. Les membranes utilisées

peuvent être soit organiques (polymère de synthèse) ou soit inorganiques (céramiques). Cette

méthode permet de retenir certaines substances dissoutes ou non dans un mélange, entre les

deux milieux qu’elle partage. On appelle rétentatla portion du mélange arrêtée par la

membrane tandis que celle qui la passe est le perméat.

On distingue trois niveaux de filtration membranaire, principalement par la taille des pores,

regroupés dans le tableau suivant :

Type de filtration Taille de pores

Microfiltration 0.1 à 10µm

Ultrafiltration 0.001 à 0.1 µm

Nanofiltration de l’ordre du nanomètre (0.001µm)

(Selon ARZATE, 2008)

A part ces trois niveaux, l’osmose inverse se trouve également parmi les techniques de

filtration membranaires.

Tableau 9 : Différents typesde filtration membranaire



V.1.1. Microfiltration (ARZATE, 2008)

Le principe de la microfiltration est la séparation physique. Elle débarrasse l’eau des

particules en suspension. Les matières ayant une dimension supérieure aux pores de la

membrane sont entièrement éliminées, tandis que celles qui sont plus petites sont

partiellement isolées, selon la construction de couche de détritus sur les membranes. On

rencontre ce type d’opération lorsqu’on procède à la clarification d’un milieu en éliminant les

matières colloïdales.Une autre grande application de cette technique est la rétention de micro-

organismes tels que les bactéries car bien que les virus soient plus petits que les pores de la

membrane de microfiltration, ils peuvent se lier au biofilm bactérien. Le prétraitement est

aussi important pour l’étape de microfiltration.

V.1.2. Ultrafiltration (ARZATE, 2008)

Le principe de l’ultrafiltration est également basé sur la séparation physique. Cette

technique permet d’arrêter les macromolécules telles que les protéines les polysaccharides

ainsi que d’autres molécules comme les bactéries et les matières colloïdales. Cependant, tous

les éléments polluants de grandes tailles sont arrêtés. En général, on utilise cette membrane

pour effectuer une séparation relative aux petites particules ou aux grands colloïdes. Cela est

possible grâce à l’ouverture des membranes qui est plus petite que celle d’une membrane de

microfiltration.

V.1.3. Nanofiltration

Cette méthode se trouve entre l’osmose inverse et l’ultrafiltration (BERLAND et

JUERY, 2002). Les particules concernées par la nanofiltration ont des tailles voisines à celle

de la molécule d’eau (ARZATE, 2008). Elle permet la séparation de composants ayant une

taille en solution voisine de celle du nanomètre à qui elle doit son nom. En d’autres termes,

Figure 16 : Principe de l’ultrafiltration



des molécules et des ions sont souvent retenus partiellement par ces membranes. Les sels

ionisés monovalents et les composés organiques non ionisés ne sont pas arrêtés par cette

membrane. Le calcium, le magnésium, l’aluminium, les sulfates et les composés organiques

non ionisés avec M > 250 g/mol sont, par contre, fortement retenus. Les tailles des pores étant

petites, les pressions nécessaires sont plus élevées qu’en ultrafiltration et les flux sont en

général modérés. Cette technique est souvent utilisée pour l’adoucissement des eaux

(BERLAND et JUERY, 2002).

V.1.4. Osmose inverse(BERLAND et JUERY, 2002)

L’osmose inverse se sert des membranes épaisses qui permettent le passage de l’eau et

arrêtent tous les sels.

La technique d’osmose cherche à égaliser la concentration en soluté de part et d’autre d’un

film semi-perméable.

La membrane semi-perméable laissera passer le solvant (le soluté ne passe pas) pour

équilibrer la concentration. La différence de concentration donne naissance à une pression dite

« pression osmotique ». La condition à respecter pour inverser l’écoulement du solvant et

accroître la différence de concentration, est de maintenir une pression supérieure à la pression

osmotique.

V.2. Techniques de désinfection

Cette technique peut s’effectuer par différentes méthodes, notamment par la

chloration, les UV et l’ozonation (MONCHALIN et AVIRON-VIOLET, 2000).

Figure 17: Principe de l’osmose inverse



V.2.1. Chloration

Le chlore est un oxydant puissant qui agit directement sur les matières minérales et

organiques présentes dans les eaux usées. Il est notamment utile pour éliminer les bactéries,

mais il est moins actif contre les virus (VANDERMEERSCH, 2006). Lors de la désinfection,

le chlore est utilisé sous la forme d’hypochlorite de sodium (eau de javel).

Du point de vue économique, il s'agit d'une technique réputée en raison de son coût faible

comparée à d’autres.

Vu sous un angle environnemental, la désinfection des eaux usées au chlore peut engendrer un

impact significatif sur la vie aquacole due à la toxicité pointue et permanente du chlore

résiduel. De plus, le chlore réagit avec certaines matières organiques renfermées dans les eaux

usées, même si celles-ci ont déjà été traitées, pour créer des sous‐produits organochlorés, dont

certains sont éventuellement cancérigènes (VANDERMEERSCH, 2006).

V.2.2. Désinfection par UV

Le traitement par rayons ultraviolets est très performant. La désinfection par rayon

ultraviolet est une technique de plus en plus répandue dans le domaine du traitement des eaux.

Il consiste à faire passer les eaux dans un canal ouvert muni de lampes à rayons ultraviolets

(VANDERMEERSCH, 2006).

Les avantages marquants de cette technique sont l'absence de formation de produits

secondaires indésirables, de même que la simplicité et la sureté d'exploitation

comparativement aux méthodes chimiques. Par ailleurs, son efficacité semble être supérieure

à la chloration pour neutraliser les virus. Cependant, le rendement d’élimination des polluants

baisse lorsque les matières en suspension sont encore en quantité importante.

Le rayonnement ultraviolet n'a pas d'impact important sur l'environnement car il ne requiert

aucune addition de produit chimique et n’engendre pas de sous‐produits. Le rayonnement

ultraviolet est ainsi une méthode de désinfection très attrayante.

V.2.3. Ozonation

L’ozonation est une technique de désinfection exploitée aux États-Unis, en Afrique du

Sud et surtout au Moyen-Orient. Elle agit principalement sur les micro-organismes

(VANDERMEERSCH, 2006). Ce procédé consiste à convertir l'oxygène sous forme «O2» en

oxygène sous forme «O3».



L'ozone a un effet immédiat et efficace sur les bactéries et les virus, ainsi qu’une faible

capacité à propager des produits secondaires indésirables. L’ozonation ne requiert aucun

transport de produits chimiques, et est plus sécuritaire pour les employés de la station

d'épuration.

L’inconvénient de l'ozonation des eaux usées sont particulièrement d'ordre économique étant

donné qu’elle entraîne des coûts d'investissement et d'exploitation importants.

Sur le plan environnemental, l'ozonation des eaux usées est une technique intéressante car

l’oxydation des polluants organiques se fait facilement à l'oxygène qu'au chlore, et de ce fait

empêche la formation de produits organochlorés. Même si l'ozone résiduel est nocif pour la

vie aquatique, il est exceptionnellement trouvé en quantité moindre après la désinfection des

eaux usées, car l’ozone résiduel réagit très instantanément avec les diverses substances

renfermées dans les eaux. Parce qu’il est instable, l'ozone résiduel est rapidement détruit.

V.3. Biofiltration

La biofiltration est employée pour traiter des eaux usées issues de diverses sources et

dont les compositions et les concentrations organiques varient largement. Cette méthode est

généralement utilisée pour le traitement des eaux urbaines.

Elle utilise comme support un matériau granuleux qui assure d’une part, la rétention des

matières en suspension par filtration et d’autre part, la fixation d’une biomasse épuratoire.

L’insufflation de l’air se fait par le bas ; l’eau est introduite soit par courant ascendant ou

descendant suivant la technique choisie.

La biofiltration permet de traiter la pollution carbonée (DCO, DBO5) et /ou azotée en

nitrification et dénitrification.

Figure 18: Principe de la biofiltration



V.4. Avantages et inconvénients

Les avantages et les inconvénients des différents types de traitements tertiaires sont



Techniques de

filtration

membranaires

-réduction de certaines

substances nocives

-réduction marquée des

particules de différentes

tailles

-arrêt des matières

organiques et des sels

minéraux

- respect de la pression de l’eau

nécessaire

-lavage fréquent de la membrane

Techniques de

désinfection

-technique à réputation très

efficace

-respect assez pointu des

normes et du milieu

récepteur

- réduction importante des

germes pathogènes

-risque de formation de produit

secondaire

-investissement parfois important

Biofiltration -agit efficacement sur la

pollution azotée et carbonée

- double action : rétention

des matières en suspension

par filtration etfixation de la

biomasse épuratoire

-choix minutieux des supports à

utiliser

-respect strict de la hauteur des

matériaux dans le bassin

Tableau 10 : Avantages et inconvénients des traitements tertiaires



Chapitre VI : Economie de l’environnement

L'économie de l'environnement est l’étude d'une nouvelle efficacité qui associe les

interconnections entre les activités humaines et l’environnement. C’est la science qui

s’intéresse à l’utilisation rationnelle des ressources rares pour satisfaire aux besoins des

hommes (FERRARI, 2013).Sa finalité est d'insérer les valeurs écologiques de l'environnement

dans le cadre particulier de l'économie et plus précisément des sciences socio-économiques.

VI.1. Relation écoenvironnementale (FERRARI, 2013)

Généralement, deux relations peuvent être perçues entre l’action économique et

l’environnement:

� L’environnement est considéré comme le fournisseur de ressources, notamment l’eau,

l’air, la faune et la flore.

� L’environnement est le récepteur des déchets résultants de l’activité humaine engendrant sa

pollution ainsi que sa dégradation.

Figure 19 : Ressources naturelles offertes par l’environnement

Figure 20: Environnement endommagé



VI.2. Externalités

Une des causes fondamentales de la dégradation de l’environnement est l’existence

des externalités. Le procédé de production et la consommation de biens engendrent

généralement de coûts environnementaux externes. La littérature définit une externalité

comme étant le résultat d’une action entreprise par un individu et qui engendre un impact

négatif ou positif pour autrui. Ces externalités sont causées par le libre accès aux ressources

environnementales. Étant donné ce libre accès, les agents économiques ne sont guère incités à

tenir entièrement compte des coûts de la détérioration de l’environnement. Ces coûts auront

tendance à augmenter au fil des années et l’inconscience des agents conduira à la dégradation

progressive des ressources voire même à leurs épuisements.

Herfindahl et Kneese(1974) ont émis l’hypothèse suivante : la pollution de l'air et de l'eau

sont essentiellement dues au fait que ces deux paramètres sont des ressources communes

accessibles à tous (NICOLAISEN).

VI.2.1. Type d’externalités (FORTIN, 2005)

Il existe des situations où les décisions de consommation ou de production d'un

opérateur affectent instantanément le bien-être ou le revenu d'autres opérateurs, sans

compensation.

On peut classer les externalités en quatre catégories, selon qu'il concerne l’externalité positive

ou négative et qu’elle soit relative à la production ou la consommation.

PRODUCTION

Type d’externalités Définition Externalité positive Les externalités positives de production naissent

quand certaines opérations effectuées par une entreprise procurent des gains à d'autres opérateurs, sans qu’ils aient à payer.

Externalité négative On évoque la notion d'externalité négative lorsque les actes de certains opérateurs nuisent à d'autres opérateurs sans qu'il y ait indemnisation.

CONSOMMATION

Externalité positive Il y a des externalités positives de consommation lorsque les initiatives d'un consommateur procurent des avantages à d'autres opérateurs sans compensation financière.

Externalité négative Enfin, on dit qu’il y a une externalité négative de consommation lorsque ce sont les consommateurs qui sont la cause de désagrément pour d'autres opérateurs.

Tableau 11 : Différents types



VI.2.2. Fonction des coûts de dommage et de lutte contre la pollution

(NICOLAISEN)

La fonction des coûts de la lutte contre la pollution, représentée dans la figure 21, fait

apparaître le coût marginal de prévention de la pollution. Pour la plupart des polluants, ce coût

marginal croît souvent comparativement à la diminution de la quantité des émissions.

L’optimum des émissions se trouve à l’intersection du coût marginal de dépollution et du coût

marginal de dommage (point d'intersection A, dans la figure 21). Si le coût marginal de la

dépollution est au-dessous de l’optimum B, le niveau des émissions sera au-dessus de

l'optimum C. Par conséquent, les coûts externes marginaux représentés par DE ne seront pas

internalisés.

Pour pouvoir trouver la meilleure façon de traiter le problème des externalités, il faut prendre

en compte leur dimension à la fois spatiale et inter temporelle.

La dimension spatiale est importante, car la propagation géographique des externalités et le

choix optimal des instruments d'action adéquats varient suivant les conditions géographiques.

La dimension inter temporelle est importante lorsque les dommages sont causés par

l'agglomération et le flux de polluants.

VI.3. Réutilisation des eaux usées

Pour une gestion rationnelle des ressources en eau, la réutilisation des eaux usées est

une politique que les industries doivent favoriser et adopter. La gestion des eaux usées réduit

la pression sur les ressources naturelles et contribue ainsi à la protection de l’environnement.

Figure 21 : Fonction des coûts des dommages et de ceux de la lutte contre la pollution



Le recyclage des eaux usées assure un double objectif. D’une part, il permet d’économiser en

procurant une ressource alternative, et d’autre part, il minimise le volume desrejets des eaux

usées dans l’environnement. Cette réutilisation vise la production de quantité supplémentaire

en eau pour des utilisations distinctes afin de compenser les insuffisances hydriques

(ECOSSE).

Cette réutilisation peut être destinée (MONCHALIN et AVIRON-VIOLET, 2000) :

- A des fins industriels :lavage de certains appareils industriels, refroidissement

industriel(particulièrement dans les secteurs du nucléaire, de la pétrochimie et de

l’automobile). Les entreprises peuvent ainsi viser à réduire leur consommation de 40 % à

65 %.

- A des fins agricoles relatives à l’irrigation plus précisément pourles cultures maraîchères,

les arbres fruitiers, les vergers, les cultures céréalières, les pépinières.

La majorité des projets de réutilisation des eaux usées concerne des utilisations agricoles. Il

semble que la réutilisation des eaux pour l'irrigation touche particulièrement les pays à

réputation agricole ayant une déficience hydrique marquée, comme le bassin méditerranéen et

le Sud des Etats-Unis. Les plus grands projets de réutilisation ont été élaborés dans les régions

de l'Ouest et de l'Est des Etats-Unis, l'espace méditerranéen, l'Australie, l'Afrique du Sud et

dans les zones subdésertiques de l'Amérique du Sud et de l'Asie du Sud (ECOSSE).

- Aux utilisations municipales à savoir l’arrosage des parcs, des aires de pâturages, des

terrains de football, lavage des rues, lutte contre les incendies.

Conclusion partielle de la partie I

Figure 22 : Irrigation agricole

Figure 23 : Arrosage des espaces verts



Conclusion partielle de la partie I

Les ressources en eau sont essentielles à toutes les activités de l’homme, qu’elles soient

domestiques ou industrielles. Son abondance sur la planète terre conduit les utilisateurs à

négliger la pratique d’une gestion durable relative à son utilisation. Du fait des multiples

usages de l’eau, le volume de rejet des eaux usées ne fait qu’augmenter et est souvent non

maîtrisé causant la pollution du milieu naturel. Cette pollution va être nocive non seulement

pour le milieu où seront déverséesles eaux usées, mais également pour les habitants

environnants en affectant immédiatement leur santé et leur bien-être. Les personnes

vulnérables sont les premières victimes.

L’accroissement rapide des populations est proportionnel au volume de rejet des eaux usées.

La perspective de traiter les eaux usées est née de ces multiples raisons. Nombreux

scientifiques ont expérimenté plusieurs méthodes dont le but est d’opter pour un traitement

efficace et rapide.

Le traitement des eaux usées suit plusieurs étapes et ont chacune leurs importances à savoir le

prétraitement qui consiste à débarrasser les eaux usées des éléments grossiers qui vont

perturber l’accomplissement des opérations ultérieures ; le traitement primaire qui vise à

éliminer les matières en suspension; le traitement secondaire qui agit particulièrement sur la

pollution organique et enfin le traitement tertiaire qui extrait la fraction des polluants (nitrates,

les phosphates et les germes pathogènes) non traitée par les traitements primaires ou

secondaires, ils sont mis en place pour respecter les normes de rejet du milieu récepteur.

Ces différentes étapes sont résumées dans la figure ci-dessous :

(Selon GOMES, 2007) Figure 24 : Différentes étapes de traitement



Il importe de noter que chaque industrie a largement le choix entre ces différents types de

traitement, mais la décision dépendra de la caractéristique de ses eaux usées et de la

sensibilité du milieu récepteur.

Cette politique de traitement des eaux usées est utilisée pour conserver au mieux

l’environnement dans son état naturel, mais également pour économiser les ressources. Tout

ceci, dans le but d’assurer les besoins des générations futures. Toute industrie doit ainsi

prévoir une unité de traitement des eaux usées ou au mieux les réutiliser, une fois traitées,

comme un système de circuit fermé pour ne pas perturber les activités des riverains (mauvaise

odeur persistante, insalubrité de l’eau de surface). Les eaux usées traitées peuvent être

exploitées à des finalités distinctes que ce soit industriel, agricole ou communal.



Partie II : ETUDE DE

CAS : HAVAMAD



Chapitre VII : Cadre règlementaire relatif au trait ement des eaux usées

Madagascar dispose d’une biodiversité variée et d’importante ressource en eau. Ces

dernières constituent les richesses du pays. Or, les industries qui sont de grande

consommatrice d’eau, ont un volume de rejet considérable et qu’elles n’arrivent pas souvent à

maîtriser. De ce fait, Madagascar se préoccupant du respect de la qualité de l’environnement,

a établi un cadre législatif régissant le déversement des rejets d’effluents liquides dans le

milieu naturel.

VII.1.Charte de l’environnement

La Charte de l’environnement est un texte spécifique de l’arsenal judiciaire malgache.

Son intitulé montre qu’elle a une valeur essentielle qui dirige plusieurs aspects de la gestion

de l’environnement. Elle a été intégrée dans le droit positif malgache sous sa forme de Loi

(Loi n° 90-033 du 21 décembre 1990, modifiée par la loi n°97-012 du 6 juin 1997).

L’Article 4 de la Charte porte sur l’obligation de protection de l’environnement et du principe

du droit à l’information : “La protection et le respect de l’environnement sont d’intérêt

général. Il est du devoir de chacun de veiller à la sauvegarde du cadre dans lequel il vit. A cet

effet, toute personne physique ou morale doit être en mesure d’être informée sur les décisions

susceptibles d’exercer quelque influence sur l’environnement et ce directement ou par

l’intermédiaire de groupements ou d’associations. Elle a également la faculté de participer à

des décisions”.

Quant à l’Article 10 , il évoque la nécessité de la réalisation d’une étude d’impact

environnemental pour tous types de projets: “Les projets d’investissements publics ou privés

susceptibles de porter atteinte à l’environnement doivent faire l’objet d’une étude d’impact,

compte tenu de la nature technique, de l’ampleur des dits projets ainsi que de la sensibilité du

milieu d’implantation. Les projets d’investissements soumis à l’autorisation ou à

l’approbation d’une autorité administrative font également l’objet d’une étude d’impact dans

les mêmes conditions que les autres projets. Un décret précisera les modalités des études

d’impact, la procédure applicable en la matière, et l’organe habilité à la mise en œuvre de ces

études et procédures.”

De plus,l’Article 11 souligne également l’importance de la sauvegarde de l’environnement

par tous opérateurs l’utilisant. « Les opérateurs exerçant des activités engendrant des effets

néfastes sur l’environnement seront soumis soit à des obligations compensatrices, soit au



paiement de pénalités au profit de l’Etat et dont les taux et les modalités de perception seront

déterminés ultérieurement. »

VII.2.Loi sur la politique de gestion et contrôle des pollutions industrielles

La loi sur la politique de gestion et de contrôle des pollutions industrielles

àMadagascar (loi 99 021 du 19 août 1999) stipule que :

− Article 4 : sont considérés comme rejets liquides polluants : les eaux usées issues

de tous types d’activités de production industrielle ou de transformation, …

− Article 5 :L’existence des substances polluantes est susceptible de déséquilibrer le milieu

récepteur.

− Article 9 : « Tout exploitant industriel a l’obligation de sauvegarder l’environnement par

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

sesdéchets ».

− Article 10 : « Eu égard aux circonstances, au contexte socio-économique et à la nature

des activités industrielles à l’origine des pollutions et nuisances, il peut être tenu compte du

coût économiquement acceptable des mesures de gestion et de contrôle mises en œuvre ».

− Article 26 : « Tout écoulement d’origine industrielle, eaux usées ou effluents liquides, qui

ne respectent pas les valeurs limites de rejets ne peut être déversé 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 ».

Le tableau ci-après fait la synthèse des sanctions en cas d’infraction à la loi 99 021 :

Domaine concerné Infraction Sanction Pécuniaires Administrative Pénales Autres Principes généraux Atteinte à

l’environnement Pollueur payeur Indemnités de compensation

Installations soumises à autorisation

Exploitation sans autorisation

200 millions à 1 milliard 500 millions Fmg

Défaut d’exécution de la prescription du cahier des charges après un délai d’injonction



Installations soumises à déclaration

Exploitation sans déclaration même après 61 jours de mise en demeure en cas de résistance

Suspension de l’exploitation jusqu’au dépôt de la déclaration

1 mois à 3 mois d’emprisonnement

Changement d’ordre technique impliquant une modification des mesures de protection de l’environnement

Information dans 90 jours au maximum au Ministère de l’intérieur

Inspection des installations

Obstacle à l’exercice des fonctions des Inspecteurs des installations



Mesures d’urgences en cas de dommage environnemental

Délai de pollution



Abus de droit en matière environnementale - délit de pollution -infraction

(Source SAVAIVO, 2001)

VII.3.Code de l’eau

La loi n° 98 - 029 du 20 Janvier 1999 portant sur le Code de l’eau évoque clairement

la nécessité de la protection des eaux superficielles et souterraines.

Article 15 : « Toute personne physique ou morale qui produit ou détient des déchets de nature

à produire des effets nocifs sur le sol, la flore et la faune, à polluer l'air ou les eaux et, d'une

façon générale, à porter atteinte à la santé de l'homme et à dégrader l'environnement est tenue

d'en assurer l'élimination ou le traitement. »

Article 22 : « Les eaux résiduaires industrielles, de toute nature, à épurer ne doivent pas être

mélangées aux eaux pluviales qui peuvent être rejetées en milieu naturel sans traitement.

Cependant, ce mélange peut être effectué si la dilution qui en découle ne constitue aucun

obstacle d'épuration dûment constatée par un laboratoire de contrôle agréé. »

Encore une fois renforcer par l’article 24: « Pour la protection des rivières, lacs, étangs, tout

plan et cours d’eau, eaux souterraines, il est interdit de jeter ou disposer dans les bassins

versants des matières insalubres ou objets quelconques qui seraient susceptibles

Tableau 12 : Sanctions de la loi 99 021 du 19/08/1999



d’entraîner une dégradation quantitative et qualitative des caractéristiques de ressource en

eau.»

VII.4.Décret MECIE

Le décret MECIE ou décret n°99-954 du 15 décembre 1999 relatif à la Mise En

Compatibilitédes Investissements avec l’Environnement a été modifié par le décret n°2004-

167 du 3 février2004. C’est un instrument juridique qui contraint les investisseurs publics et

privés à réaliser une étude d’impact environnemental.

Les objectifs de ce décret sont : le maintien de l’intégrité environnementale, l’amélioration

del’efficacité économique et la promotion de l’équité sociale. Le décret MECIE précise

lesactivités, les sanctions et les institutions concernées.

La mise en compatibilité avec l’environnement peut se présenter sous l’une des trois formes

suivantes :

- Etudes d’Impact Environnemental ou EIE (Art.4 et Annexe I du décret), pour les

projets à impacts importants,

- Programme d’Engagement Environnemental ou PREE (Art.5 et Annexe II du décret),

pour les projets à impactsmodérés,

- Mise en Conformité ou MEC (Article 38 à 42 du décret), objet des entreprises

existantes.

A part le décret MECIE, il est également nécessaire de prendre en compte :

� Le décret n° 2003/464 du 15 avril 2003 portant sur la classification des eaux de

surface et des normes des rejets d’effluents liquides dans le milieu naturel applicable à tous

les établissements publics et privés et à tous les secteurs d’activités économiques.

� Le décret n°2003 – 943 du 9 Septembre 2003 relatif aux déversements,

écoulement, rejets, dépôts directs ou indirects dans les eaux superficielles ou souterraines.



Chapitre VIII : Localisation du site d’implantation

HAVAMAD est une entreprise à responsabilité limitée. C’est une société de droit

Malagasy au titre du Régime de Zone Franche, ayant comme partenaire Beijing Golden

Technology (BGT), une société de droit Mauricien domiciliée à Maurice. Elle produit du jus

et des purées de fruits à base de matières premières locales et à objet d’exportation.

VIII.1. Localisation géographique de l’usine

La société HAVAMAD s’implante dans la zone industrielle « Futura Business Park »

à Andranomena environ à 8 km au Nord Ouest de la ville d’Antananarivo tout près de la

Route Nationale 4.

L’usine HAVAMAD se situe dans le Fokontany d’Andranomena, Commune

d’Ambohimanarina 6e Arrondissement du District d’Antananarivo Renivohitra, Région

Analamanga. Elle se trouve sur le côté droit à environ400 mde la RN 4, à l’intérieur du site

FuturaBusiness Park.

Le local de la société se trouve dans le Bâtiment cristal A. Ce bâtiment est dans la partie Sud-

Ouest dans l’enceinte de Futura Business Park.

Le bâtiment cristal A était utilisé par une entreprise franche à des fins de stockage. Une partie

du bâtiment est aménagée pour loger l’usine HAVAMAD alors que la partie Nord sert encore

de stockage.

Les coordonnées géographiques du lieu sont :

• Latitude : 18° 50’ 56,04’’ Sud

• Longitude : 47° 28’ 52,39’’ Est

Dans la périphérie du site, on trouve :

- au Nord : à environ 10 mètres, le Fokontany d’Ambatolampy,

- au Nord-Ouest : à environ 150 mètres, le groupe S.M.T.P,

- à l’Est : à 130 mètres environ ; un marécage,

- au Sud : Secteur Ambatotokana, Amparafara du Fokontany d’Andranomena,

- à l’Ouest : la route goudronnée menant vers le site.

La figure 25 ci-dessous est une photo de Google earth et a été traitée par le logiciel Covadis.

C’est un logiciel pouvant traiter tout type d’image géographique. Aussi, ona procédé à la

numérisation de la photo et on a hachuré les différentes zones à mettre en exergue pour

apporter plus de précision.



Source Google earth Figure 25 : Localisation du site d’implantation

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Echelle 1 : 2000

Ci-après l’image obtenue par google Earth pour mieux apprécier le site :

18° 50’ 56,04’’ Sud

47° 28’ 52,39’’ Est



VIII.2. Localisation géographique de la station de traitement des eaux usées

La station de traitement se situe à environ trente mètres au Nord-Ouest de l’usine

HAVAMAD. Elle a été construite près du marais pour faciliter le rejet de l’effluent épuré.

Plusieurs paramètres ont régi le choix de l’emplacement de la station à savoir :

− prise en compte de zone non inondable lors des saisons pluvieuses

− mauvaise odeur d’où le besoin d’espace pour évacuer cette odeur le plus rapidement

possible

− faciliter le rejet dans le marais

Figure 26 : Figure montrant l’emplacement de la station

Figure 27 : Rejet de l’effluent épuré

Station de traitement

Marais de rejet



A part le choix d’emplacement de la station de traitement, la mise en place de cette dernière

vise :

− le respect du milieu naturel incluant la protection des plantes et de la faune aquatique

− le bon déroulement des différentes activités journalières des riverains

− les nombreux usages assurés par le marais

− le respect de la cohabitation sereine entre l’usine et les riverains

Figure 28 : Figure illustrant les activités des riverains

Activités agricoles

Activités piscicoles

Elevage



− la lutte contre l’eutrophisation du marais

− la lutte contre la détérioration de la qualité du marais

Figure 29 : Eutrophisation du marais



Chapitre IX : Description du traitement des eaux usées de l’HAVAMAD

Comme les industries sont de grande consommatrice d’eau, le volume de ses rejets est

assez important. Elles doivent s’engager à maîtriser et à contrôler ses rejets par le biais de la

construction d’une station de traitement des eaux usées pour le respect du milieu naturel.

Les traitements adéquats pour traiter efficacement les eaux usées varient d’une

industrie à une autre, car ils dépendent principalement des caractéristiques des eaux usées et

de la sensibilité du milieu récepteur. Egalement pour des raisons économiques, les traitements

doivent bien correspondre aux caractères des eaux usées.

IX.1. Eaux usées de l’usine

Les matières premières utilisées par la société HAVAMAD sont des fruits en

provenance de certaines régions de Madagascar. Elle favorise l’utilisation des produits locaux.

Les purées et le jus obtenus après succession de différentes opérations de transformation sont

stérilisés et conditionnés dans des poches aseptiques, des bouteilles en verre et par la suite

exportés.

Le processus de production est présenté dans l’annexe III. Les différentes étapes de

transformation nécessitent l’utilisation d’une grande quantité d’eau pour diverses finalités.

L’eau est utilisée pour le lavage des fruits, les solutions d’acide et de base ainsi que les

additifs et pour la chaudière.

Les eaux usées sont les eaux issues du lavage des fruits et du pré-rinçage du circuit

de production. Ces eaux usées contiennent des brindilles, des sèves solidifiées (papaye,

mangue), des souillures de terre, des matières sucrées solubles, des pigments (matières

colloïdales), de la chair de fruits, de l’acide, de la soude et des additifs à l’état de trace. Les

eaux usées de l’usine renferment des matières biodégradables en quantité importante et ont

une légère DCO due aux additifs. Le volume de rejet d’eau usée de l’usine est de 22 m3/jour.

Cependant, ces eaux usées doivent faire l’objet de traitement dans une station de traitement

même si elles ne sont pas dangereuses. Il convient de souligner que la ligne de production ne

nécessite pas l’utilisation de produit chimique dangereux.

Si les eaux usées sont directement déversées dans le marais, les micro-organismes présents

vont dégrader les polluants organiques et vont utiliser l’oxygène dissout dans l’eau du marais

pour respirer. Cela entraîne la diminution du taux de l’oxygène dans l’eau. Par conséquent, la

carence en oxygène va être ressentie par la faune aquatique du marais et cette dernière va



mourir par asphyxie. De plus, la prolifération des micro-organismes va rendre l’eau plus

opaque et va empêcher la lumière de la pénétrer.

Ceci conduit au déséquilibre de l’écosystème aquatique illustré par la figure ci-dessous :

Il convient de noter que l’eau rejetée étant oxygénée par le biais de traitement biologique va

renforcer le pouvoir d’autoépuration du marais.

Figure 31: Marais de rejet d’effluents traités

Figure 30: Impact de la présence de polluant dans un marais (Source RENE)



IX.2. Traitement des eaux usées

L’unité de traitement d’eaux usées est construite parallèlement aux travaux

d’aménagement et d’installation des machineries.

Nombreux sont les traitements des eaux usées, le choix du traitement adopté par la

station a été fait de façon judicieuse pour que l’eau traitée soit hors d’état de nuire. Les trois

étapes de traitement ont été rencontrées pour le respect du milieu naturel en termes de qualité

de l’eau. Le prétraitement par dégrillage a été privilégié pour sa capacité à retenir les éléments

volumineux et de protéger les ouvrages avals. Concernant le traitement primaire, la méthode

de coagulation-floculation a été utilisée pour augmenter le rendement d’élimination des

matières colloïdales. Pour le traitement secondaire, on a fait appel au traitement par boues

activées étant donné son pouvoir d’élimination assez élevé par rapport aux matières

organiques. Et enfin, pour le traitement tertiaire, la filtration rapide a été choisie pour

favoriser la fixation des polluants restants par les masses filtrantes.

Avant le traitement proprement dit, l’eau usée se déverse gravitairement de l’usine dans un

canal d’amené, puis est collectée dans un bassin de relevage et subit une conduite forcée par

refoulement le long d’une tuyauterie d’environ 130 m, vers le bassin d’homogénéisation.

Figure 32: Regard pour collecte des eaux usées

Regard



Le procédé de traitement des eaux usées adopté par l’usine, se compose des différentes étapes

suivantes :

Prétraitement :

Cette étape fait appel au dégrillagequi consiste à arrêter les éléments solides (écorces de

fruits, noyaux de fruits, chiffons etc.) éventuellement charriés par les eaux usées pouvant

affecter les opérations ultérieures. Il s’agit d’une grille soudée posée en travers du canal

d’amenée vers la fosse de relevage.

Relevage

Homogénéisation

Mélange rapide pour oxydation chimique

Neutralisation

Filtration rapide

Boues activées

Décantation primaire

Regard d’évacuation finale

Coagulation/floculation

Ecoulement des eaux usées dans le canal d’amené

Pompe de refoulement

Dégrillage

Rejet dans le marais

Figure 33: Organigramme de traitement

PRETRAITEMENT

TRAITEMENT PRIMAIRE

TRAITEMENTSECONDAIRE

TRAITEMENTTERTIAIRE

Sulfate d’Aluminium- Chaux -

Hypochlorite de calcium

Polymère Colfloc



Ensuite, l’eau est stockée dans une fosse de relevage (3m3), en attendant que le volume d’eau

soit suffisant pour être pompé vers le bassin tampon le long d’une tuyauterie d’environ 130m.

Les eaux usées prétraitées sont acheminées vers lebassin d’homogénéisation. Ce bassin

consiste à homogénéiser les eaux usées pour faciliter le traitement ultérieur.

Traitement primaire:

Cette étape commence dans un bassin équipé d’un mélangeur rapide,l’oxydation chimique

se fait grâce au mélangeur rapide dont le but est d’oxyder au maximum la Demande Chimique

en Oxygène (DCO) constituée de polluants organiques n’ayant pas la capacité de se

décomposer naturellement et la Demande Biochimique en Oxygène (DBO5) constituée de

matières biodégradables par l’action des bactéries présente dans l’eau.

L’ajout des produits coagulants (sulfate d’aluminium et chaux) et l’ajout de l’oxydant

(hypochlorite de calcium) se font également au niveau de ce bassin car étant équipé d’un

mélangeur rapide, il permet un contact rapide entre l’eau et les produits chimiques utilisés.

Le mélangeur est composé d’un corps et d’un moteur, de courroie et des pales de mélange.

Dans ce processus de traitement, les produits chimiques utilisés sont l’hypochlorite de

calcium, le sulfate d’aluminium, la chaux et le polymère colfloc.

Ci-après les réactions chimiques dégagées par l’utilisation des produits chimiques:

• sulfate d’aluminium et chaux :

Al 2 (SO4)3 + 3 Ca (OH)2 3 CaSO4 + 2 Al(OH)3

• hypochlorite de calcium :

CaClO + H2O HOCl + Ca+ + OH-

Mélangeur

Figure 34: Mélangeur



Il se forme de l’acide hypochloreux (HOCl) qui se dissocie selon la réaction suivante pour

former des ions hypochlorites (OCl-) : HOCl + H2O H3O+ + OCl-

Puis l’eau passe dans le bassin de neutralisation qui servira de réservoir de réacteur acide-

base après mixage dans le mélangeur rapide. La neutralisation est une opération par laquelle

on rectifie le pH dû à l’acidité provoqué par l’oxydant chimique par l’ajout d’une quantité

suffisante de base de manière à la neutraliser et ainsi ramener son pH aux alentours de 7.

L’usine fait appel à la chaux pour effectuer cette opération.

Dans le bassin de neutralisation lui-même,l’oxydation par insufflation d’air supplée

l’oxydation chimique outre le fait que ça provoque une turbulence et renforce les rencontres

entre produits chimiques utilisés et les matières organiques (DBO5), la DCO et la dureté

permanente (Magnésium, etc...).

Le passage dans le bassin de coagulation/floculation, où la coagulation provoque une

rupture de la stabilité des colloïdes d’où la destruction de leurs charges identiques qui font

que ces particules se repoussent, pour favoriser la formation de flocs. Puis la floculation qui

est un phénomène par lequel les particules colloïdales, après coagulation, se rassemblent et

forment des flocs assez gros et denses par rapport à l’eau, pour pouvoir se décanter

naturellement. Le polymère colfloc est utilisé comme aide coagulant et favorise donc le

phénomène de floculation en vue d’obtenir un bon rendement de décantation.

Au niveau du bassin de décantation primaire : l’eau chargée de flocs du bassin de

coagulation/floculation se déverse par débordement dans le bassin de décantation où les boues

se déposent au fond favorisant ainsi la clarification de l’eau. Les boues primaires déposées au

fond sont évacuées vers un lieu de stockage qui est la fosse à boue primaire.

Traitement secondaire :

Au sein du bassin de traitement biologique,l’eau claire du bassin de décantation

primaire mais renfermant encore des polluants organiques dissouts, se déverse par

débordement dans le bassin de traitement biologique. Ce bassin est composé de tuyauteries

d’insufflation d’air.



Ce traitement est ce qu’on appelle traitement par « boues activées ». En effet, des bulles d’air

produites mettent en suspension des micro-organismes qui s’alimentent des matières

organiques dissoutes. Ils se développent le mieux par un pH de 6,5 - 7,5, c’est la raison de la

neutralisation parmi les opérations élémentaires de traitement évoquées auparavant. Ces

micro-organismes meurent à la fin de leur vie et forment des boues dites secondaires. Ces

boues sont utilisables dans le jardinage ou autres cultures vivrières. Les micro-organismes

doivent toutefois être générés dans une fosse de culture qui servira en même temps de fosse à

boue secondaire.

Traitement tertiaire:

Le traitement tertiaire privilégié est la filtration rapide . La filtration est le processus de

finition par excellence. Comme il a été dit que des micro-organismes sont en suspension par

l’insufflation d’air dans l’eau, ces micro-organismes sont dans la partie supérieure de l’eau

qui se déverse par débordement dans le filtre biologique. Et ils se fixent sur les supports du

filtre rapide. Cette filtration a donc pour objectif de retenir les bactéries et les matières

colloïdales encore présentes.

Figure 35: Bassin de traitement biologique

Tuyauteries pour insufflation d’air



Et enfin, l’existence du regard d’évacuation finale sert de contrôle visuel de l’eau traitée

avant rejet dans le marais à proximité.

Chapitre X : Coût d’installation et coût d’exploitation de la station de traitement

Tout projet nécessite l’élaboration d’un bilan estimatif des coûts. Ce bilan estimatif

doit être le plus détaillé possible et doit renseigner non seulement sur la quantité des matériels

à utiliser, mais également sur le coût respectif de chaque quantité.

En ce qui nous concerne, nous allons voir un à un le coût relatif à l’installation et le

coût relatif à l’exploitation de la station de traitement de l’usine HAVAMAD.

X.1.Coût d’installation

Figure 36: Bassin de filtration rapide

Bassin tampon

Oxydation

Neutralisation

Coagulation

Décantation Traitement biologique

Filtre

Regard

Arrivée des eaux usées

Figure 38: Vu d’ensemble des différents bassins de traitement

Fosse à boue secondaire

Fosse à boue primaire

Figure 37: Regard d’évacuation finale



Chapitre X : Coût d’installation et coût d’exploitation de la station de traitement

Tout projet nécessite l’élaboration d’un bilan estimatif des coûts. Ce bilan estimatif

doit être le plus détaillé possible et doit renseigner non seulement sur la quantité des matériels

à utiliser, mais également sur le coût respectif de chaque quantité.

En ce qui nous concerne, nous allons voir un à un le coût relatif à l’installation et le

coût relatif à l’exploitation de la station de traitement de l’usine HAVAMAD.

X.1.Coût d’installation

Le coût d’installation englobe le coût relatif à la fondation, au bassin de traitement,

aux matériels de coffrage, aux bacs à boues, au bassin de relevage et aux appareillages divers.

Nombreux sont les éléments nécessaires à la conception de la station de traitement des

eaux usées. Chaque élément joue un rôle important. La négligence de la quantité ou de la

qualité de l’un de ces éléments aura une répercussion conséquente sur la stabilité de la station

de traitement.

Il convient de souligner que le prix de chaque matériel vient des documents

disponibles au sein du bureau d’étude Sactes.

� Coût relatif à la fondation:

Matériaux Unité Quantité Prix unitaire (Ar)

Coût par quantité (Ar)

Moellon Pièce 1300 1 400 1 820 000 Ciment Sac 13 21 500 279 500 Sable m3 2 20 000 40 000 Eau m3 3 Total1 2 139 500

� Coût relatif au bassin de traitement :



Sikalite Sachet de 1 kg 24 7 000 168 000 Ciment CPA Kg 304 21 500 6 536 000 Sable m3 23 20 000 460 000 Gravillon m3 16 30 000 480 000 Gravillonnette m3 10 60 000 600 000 Fer

Ø 10 200 18 920 3 784 000 Ø 8 200 11 880 2 376 000 Ø 6 15 7 480 112 200

Fil recuit Kg 100 3 400 340 000 Eau m3 20 Total2 14 856 200

Tableau 13 : Coût des matériaux nécessaires à la fondation

Tableau 14 : Coût des matériaux nécessaires au bassin de traitement



� Coût relatif aux matériels de coffrage :



Planche Longueur 4m 250 3 000 750 000 Bois carré 7x7 4m 50 4 000 200 000 Pointe 50-60 20 4 000 80 000 Pointe 80-100 10 4 000 40 000 Total3 1 070 000

� Coût relatif aux bacs à boues :



Briques Pièce 2000 100 200 000 Ciment Sac 8 21 500 172 000 Sable m3 0.5 20 000 10 000 Sikalite Sachet de 1 kg 4 7 000 28 000 Eau m3 0.5 Total4 410 000

� Coût relatif au bassin de relevage:



Fer Ø 8 50 11 880 594 000 Fil recuit Kg 10 3 400 34 000 Ciment CPA Kg 25 21 500 537 500 Moellon Pièce 240 1 400 336 000 Sikalite Sachet de 1 kg 5 7 000 35 000 Sable m3 1.5 20 000 30 000 Eau m3 0.5 Planche Longueur 4m 35 3 000 105 000 Bois carré 7x7 4m 10 4 000 40 000 Pointe 50-60 5 4 000 20 000 Pointe 80-100 3 4 000 12 000 Total5 1 743 500

Tableau 15 : Coût des matériels de coffrage

Tableau 16 : Coût des matériaux nécessaires aux bacs à boue

Tableau 17 : Coût des matériaux nécessaires au bassin de relevage



� Coût relatif aux appareillages divers:



Pompe de surface LOUPO045

10m3/h - 220V 1 577 500 577 500

Pompe immergé LOUPO045

10m3/h - 220V 2 659 800 1 319 600

Mélangeur rapide

1 2 000 000 2 000 000

Interrupteur courant

5 4 000 20 000

Compresseur d’air

190l/mn 1 1 280 500 1 280 500

Fil électrique m 150 9 000 1 350 000 Tube protège-fils électriques

m 150 8 000 1 200 000

Cornière support

5x5 de 5,8m 13 79 200 1 029 600

Grillage 20m 2 549 000 1 098 000 Coude PEDH 20 12 400 248 000 Manchon PEDH

20 7 900 158 000

Tuyau PEDH 6m 130 11 000 1 430 000 Tuyau PVC 15x21 de 6m 10 7 000 70 000 Coude 15x21 30 600 18 000 Colle PVC 3 7 000 21 000 Attache PHD 60 300 18 000 Attache PVC 80 300 24 000 Tuyau flexible air

m 15 11 000 165 000

Total6 12 027 200

Le taux de change considéré est égal à 3 208 Ariary.

�D’après ces divers tableaux ci-dessus, le coût total relatif à l’installation de la station de

traitement s’élève à 32 246 400 Ar, soit 10 051.87 €.

Tableau 18 : Coût des appareillages divers



X.2. Coût d’exploitation

A part le coût d’installation, il faut également tenir compte du coût d’exploitation. La

connaissance et l’élaboration du bilan estimatif du coût relatif à l’exploitation de la station de

traitement est un point essentiel à ne pas négliger, car le bon fonctionnement de cette dernière

y dépend.

Les produits chimiques utilisés lors des différentes étapes de traitement sont

l’hypochlorite de calcium comme oxydant, le sulfate d’aluminium comme coagulant et la

chaux à la fois comme coagulant et floculant et le polymère colfloc comme aide coagulant

(floculant).

Ci-après un tableau présentant chaque produit chimique utilisé ainsi que leur rôle

respectif.

Nom du produit Formule

chimique

Rôle Utilisation Niveau de

traitement

Hypochlorite de

calcium

Ca (ClO)2 Oxydant puissant Oxydation

TRAITEMENT

PRIMAIRE

Sulfate d’aluminium Al 2 (SO4)3 Coagulant Coagulation

Chaux Ca (OH)2 Coagulant-floculant

Neutralisant

Correcteur

Coagulation-floculation

Neutralisation

Correction

Polymère Colfloc Floculant Floculation

Le taux de traitement exact de chaque produit dépend des caractéristiques deseaux

usées, mais plus précisément des fruits utilisés. Cependant, le taux de traitement peut être

variable, c’est pourquoi nous n’avons pas un taux exact, mais une plage donnant le taux

minimum et le taux maximum à utiliser.

Une plage du taux de traitement des divers produits est représentée dans le tableau

suivant :

Produits chimiques Taux de traitement (g/l)

Hypochlorite de calcium 0.5 – 1

Sulfate d’aluminium 0.2 – 0.5

Chaux 0.5 – 1

Polymère Colfloc 0.1 – 0.3

Tableau 19 : Rôle et utilisation de chaque produit chimique

Tableau 20 : Taux de traitement de chaque produit chimique



Sachant que le volume de rejet des eaux usées de l’usine HAVAMAD est de 22m3/jour.

L’estimation des dépenses de chaque produit est résumée dans les tableaux ci-dessous. Il

convient de souligner qu’on s’est référé au prix des fournisseurs (SEPCM, SPCI) de la Jirama

pour le prix unitaire de chaque produit.

� Pour l’hypochlorite de calcium : avec un taux de traitement de 0.5 - 1 g/l, le besoin

journalier de la station est : 22 000 x 0.5 ou 22 000 x 1

1000 1000

Quantité d’hypochlorite

de calcium (Kg)

Prix (Ariary)

1 4 314

11 - 22 47 454 – 94 908

Hypochlorite de

calcium

Besoin journalier

(1jour = 24heures)

Besoin mensuel

(30 jours)

Besoin annuel

(365 jours)

Quantité (Kg) 11 – 22 330 – 660 4015 - 8030

Coût (Ar) 47 454 – 94 908 1 423 620 – 2 847 240 17 320 710 – 34 641 420

� Pour le sulfate d’aluminium : avec un taux de traitement de 0.2 – 0.5 g/l, le besoin

journalier de la station est :22 000 x 0.2 ou 22 000 x 0.5

1000 1000

Quantité de sulfate

d’aluminium (Kg)

Prix (Ariary)

1 1 500

4.4 - 11 6 600 – 16 500

Sulfate

d’aluminium

Besoin journalier

(1jour = 24heures)

Besoin mensuel

(30 jours)

Besoin annuel

(365 jours)

Quantité (Kg) 4.4 - 11 132 – 330 1606 - 4015

Coût (Ar) 6 600 – 16 500 198 000 – 495 000 2 409 000 – 6 022 500

= 11 Kg = 22 Kg

= = 4.4 Kg 11 Kg

Tableau 21 : Coût de la quantité d’hypochlorite de calcium nécessaire

Tableau23 : Coût de la quantité de sulfate d’aluminium nécessaire

Tableau 22 : Evaluation de la quantité annuelle d’hypochlorite de calcium

Tableau 24: Evaluation de la quantité annuelle du sulfate d’aluminium



� Pour la chaux : avec un taux de traitement de 0.5 – 1 g/l, le besoin journalier de la

station est :22 000 x 0.5 ou 22 000 x 1

1000 1000

Quantité de chaux (Kg) Prix (Ariary)

1 1 000

11 - 22 11 000 – 22 000

Chaux Besoin journalier

(1jour = 24heures)

Besoin mensuel

(30 jours)

Besoin annuel

(365 jours)

Quantité (Kg) 11 – 22 330 – 660 4015 - 8030

Coût (Ar) 11 000 – 22 000 330 000 – 660 000 4 015 000 – 8 030 000

� Pour le polymère colfloc : avec un taux de traitement de 0.1 – 0.3 g/l, le besoin

journalier de la station est :22 000 x 0.1 ou 22 000 x 0.3

1000 1000

Quantité de polymère colfloc (Kg) Prix (Ariary)

1 4 450

2.2 – 6.6 9 790 – 29 370

Polymère colfloc Besoin journalier

(1jour = 24heures)

Besoin mensuel

(30 jours)

Besoin annuel

(365 jours)

Quantité (Kg) 2.2 – 6.6 66 - 198 803 – 2409

Coût (Ar) 9 790 – 29 370 293 700 – 881 100 3 573 350 – 10 720 050

= 2.2 Kg 6.6 Kg =

= = 22 Kg 11 Kg

Tableau 25 : Coût de la quantité de chaux nécessaire

Tableau 27 : Coût de la quantité de polymère colfloc nécessaire

Tableau 26: Evaluation de la quantité annuelle de la chaux

Tableau 28: Evaluation de la quantité annuelle du polymère colfloc



Le coût total des produits nécessaires à l’usine HAVAMAD pour la station de traitement des

eaux usées est :

Produits Coût journalier en

Ariary

(1jour= 24heures)

Coût mensuel

en Ariary

(30 jours)

Coût annuel

en Ariary

(365 jours)

Hypochlorite de

calcium

47 454 – 94 908 1 423 620 – 2 847 240 17 320 710 – 34 641 420

Sulfate d’aluminium 6 600 – 16 500 198 000 – 495 000 2 409 000 – 6 022 500

Chaux 11 000 – 22 000 330 000 – 660 000 4 015 000 – 8 030 000

Polymère Colfloc 9 790 – 29 370 293 700 – 881 100 3 573 350 – 10 720 050

Coût total (Ar) 74 844 – 162 778 2 245 320 – 4 883 340 27 318 060 – 59 413 970

Coût (€) 23.33 – 50.74 699.91 – 1522.24 8515.6 – 18 520.56

Le taux de change considéré est égal à 3 208 Ariary.

� Le coût annuel relatif à l’utilisation des divers produits chimiques pour la station de

traitement est compris dans une plage de 27 318 060 Ar à 59 413 970 Ar, soit de8515.6

€à18 520.56 €, selon le taux de traitement utilisé.

Les tableaux ci-dessus nous montrent que le besoin annuel de la station de traitement

est assez raisonnable que ce soit en termes de quantité pour chaque produit chimique ou en

termes de coût.

Du point de vue quantitatif, la quantité de chaque produit chimique nécessaire au

traitement est assez faible. Les eaux usées provenant de l’usine ne sont pas toxiques. En effet,

la ligne de production ne nécessite pas l’utilisation de produits chimiques dangereux, les eaux

usées renferment particulièrement des matières biodégradables. Leur traitement nécessite une

faible dose de produit chimique.

Du point de vue financier, les eaux usées sont non dangereuses, mais nécessitent

toutefois un traitement avant le rejet dans le marais. La quantité annuelle de chaque produit

chimique est assez faible engendrant ainsi des dépenses modérées.

Du point de vue environnemental, une fois que l’eau traitée est rejetée dans le

marais, il n’y aura pas changement brusque de la qualité du marais c’est-à-dire l’eau traitée

déversée dans le marais ne conduit pas à la détérioration de sa qualité. Il convient de noter que

pour les activités quotidiennes des riverains avoisinants, le maintien de la qualité du marais

Tableau 29: Coût total des produits chimiques utilisés



est fondamental. Ces derniers utilisent le marais leurs activités agricoles et piscicoles. Par

ailleurs, les produits chimiques utilisés ont été minutieusement choisis et ne présentent aucune

propriété toxique. Ils ne sont pas nocifs pour le milieu récepteur.

� D’après ces différents calculs, le coût total relatif à l’installation et à l’exploitation de la

station de traitement, pris en charge par l’usine HAVAMAD, est compris dans une plage de

59 564 460 Ar à91 660 370 Ar, soit de 18 567.47 € à28 572.43 €.

Notons que le taux de traitement utilisé dépend des caractéristiques des eaux usées à traiter et

du type d’industrie en question (textile, savonnerie, agroalimentaire…).



Chapitre XI : Analyse technico-économique de la station de traitement

Puisque les diverses étapes de la ligne de production de l’usine ne nécessitent pas

l’utilisation de produits chimiques dangereux, les eaux usées issues de cette production sont

non toxiques, mais nécessitent toutefois un traitement pour le respect du milieu naturel

récepteur. Pour ce faire, une station d’épuration doit être mise en place. Pour opérer

efficacement, cette dernière nécessite un contrôle continu. L’analyse de l’efficacité du

procédé de traitement choisi se fait par le biais d’une analyse technique des étapes de

traitement adoptées, mais également d’une analyse socio-économique par rapport aux

riverains environnants la station de traitement et le marais de rejet de l’eau épurée.

XI.1.Analyse technique relative au procédé de traitement

XI.1.1. Analyse des différentes étapes de traitement

L’analyse technique se base sur les différentes étapes de traitement et la qualité visuelle

de l’eau traitée.

Les eaux usées issues de l’usine ne peuvent pas être déversées directement dans le

marais sans être préalablement traitées. Dans le cas contraire, cette action perturbera la vie

aquatique et limitera les usages du marais. L’existence de la station d’épuration exprime le

souci et la considération de la sensibilité du milieu récepteur.

Du point de vue traitement, la station de traitement de l’usine HAVAMAD a adopté un

traitement complet, car les trois étapes de traitement des eaux usées y sont rencontrées.

Tout d’abord le prétraitement, une étape qui fait appel au dégrillage afin d’empêcher les

éléments solides volumineux de perturber la suite du traitement. Le prétraitement veille au

bon déroulement des étapes de traitement qui suivront et particulièrement à protéger la pompe

contre d’éventuels problèmes d’ordre technique réduisant sa durée de vie. Après cette étape,

les eaux uséessont dépourvues d’éléments grossiers et la distinction de la coloration de l’eau

se fait beaucoup plus visiblement. La notification de la coloration des eaux usées avant

traitement est une des références à prendre en compte. La coloration témoigne de l’efficacité

ou non du procédé de traitement choisi. Pour l’usine HAVAMAD, l’eau usée avant traitement

est de couleur brune.

Vient ensuite le traitement primaire ou traitement physico-chimique, qui fait intervenir

deux phénomènes distincts qui sont la coagulation-floculation et la décantation. Ce traitement

consiste à utiliser des produits chimiques (coagulant-floculant) favorisant l’agglomération des



matières colloïdales pour former des flocs afin d’accélérer leur décantation. Le sulfate

d’aluminium, la chaux et le polymère colfloc utilisés comme produits coagulants-floculants

jouent un rôle fondamental lors du traitement primaire en optimisant le rendement de

décantation tout en réduisant le temps de décantation.

L’hypochlorite de calcium, réputé comme étant un oxydant puissant, est également utilisé lors

du traitement primaire. Il active l’oxydation des divers polluants au niveau du second bassin

(bassin d’oxydation) muni d’un mélangeur rapide. Le mélangeur rapide favorise le contact

rapide de l’eau avec les produits chimiques.

L’efficacité de ce traitement se base sur la connaissance du dosage optimal de chaque produit

utilisé. En cas de défaillance de la pompe doseuse, ce traitement n’amènera pas à une

coagulation-floculation efficace.

Ce traitement facilite l’opération effectuée lors du traitement biologique car il élimine les

matières colloïdales et donc réduit au maximum les éléments polluants rencontrés dans l’eau à

traiter. Il convient de noter que ce traitement ne permet de parvenir qu’à une clarification

partielle des eaux usées.

Après le traitement primaire, on a le traitement secondaire également appelé traitement

biologique qui se focalise essentiellement sur la dégradation de la pollution organique. Le

bassin de traitement biologique est équipé de tuyauteries pour insuffler l’air nécessaire aux

micro-organismes présents dans les eaux usées pour respirer et pour dégrader les matières

organiques. La masse bactérienne est ainsi maintenue en suspension dans l’eau par l’air

insufflé vers le bas. L’insufflation d’air doit être continue pour que les micro-organismes

restent actifs et ne meurent pas, mais également pour obtenir un bon rendement d’élimination

par rapport aux polluants organiques. En plus des pollutions organiques, le procédé

biologique élimine également les nitrates, les nitrites et les phosphores présentes dans les eaux

usées.

Dans un milieu trop alcalin ou trop acide, les bactéries ne survivent pas. C’est pourquoi la

phase de neutralisation par de la chaux est très importante pour ramener le pH acide dû aux

produits coagulants au pH neutre, pour favoriser la survie de la masse bactérienne et pour ne

pas perturber le traitement biologique.

Le temps de rétention dans chaque bassin préalablement étudié, sera un des facteurs prédisant

l’efficacité du traitement.

Dernière étape, le traitement tertiaire, pour une épuration poussée et respectueuse

envers la sensibilité du marais de rejet. La filtration rapide a été choisie comme traitement



tertiaire. Elle consiste à débarrasser l’eau des restes de polluants issus des traitements

antérieurs sachant qu’au cours du traitement secondaire la masse bactérienne est maintenue en

suspension. Il se peut qu’une partie de cette dernière soit emportée par l’eau et donc arrêtée

par les supports du filtre rapide. Le traitement tertiaire est une étape de finition nécessaire

pour améliorer la qualité de l’eau avant rejet dans le marais.

Toutes ces différentes étapes doivent être respectées et suivies minutieusement pour

pouvoir rejeter les eaux usées dans le marais récepteur. L’eau traitée sera ainsi hors d’état de

nuire aux activités quotidiennes des riverains. Ainsi, l’usine tient son engagement relatif à la

protection de l’environnement, et est en règle vis-à-vis de l’Etat.

XI.1.2. Analyse de la qualité de l’eau

L’analyse de la qualité des eaux usées s’est uniquement faite par le moyen visuel. Faute

de financement, nous n’avons pas pu faire une analyse en laboratoire.

Nos observations visuelles nous donnent les renseignements relatifs aux paramètres

organoleptiques regroupant la couleur et l’odeur de l’eau usée.

� Couleur

La présence de la couleur brune de l’eau usée montre qu’elle est polluée et renferme

diverses impuretés donc doit faire l’objet d’un traitement.

Arrivée dans le bassin d’homogénéisation, les matières en suspension non retenues par

le dégrillage commencent à se séparer des eaux usées et se déposent au fond du bassin. Au

niveau de ce bassin, l’eau s’éclaircit déjà progressivement. Le temps de séjour dans le bassin

d’homogénéisation contribue à un traitement partiel de l’eau. Il s’agit d’un facteur

déterminant parce qu’il facilite l’action des opérations suivantes.

Après le traitement primaire, on remarque une décoloration de l’eau. Cette dernière

devient de plus en plus claire. La coagulation-floculation favorise le changement de couleur,

car elle réduit de moins en moins les impuretés contenues dans l’eau.

L’activité bactérienne dans l’eau participe également au changement de sa couleur. De

ce fait, l’apport en oxygène reste fondamental.

Après les différentes phases de traitement, l’eau arrivée dans le regard final est

incolore.



� Odeur

Au départ, l’eau dégage une mauvaise odeur persistante. On sent une forte odeur de

fermentation due à l’activité bactérienne favorisée dans le milieu dépourvu d’oxygène. Cette

activité bactérienne se passe au fond du bassin. Les bactéries anaérobies dégradent les

matières organiques contenues dans les eaux usées. L’odeur de l’eau change progressivement

tout au long du processus de traitement. L’utilisation de produits chimiques tels que

l’hypochlorite de calcium, le sulfate d’aluminium, la chaux et le polymère, au cours du

traitement, favorise la neutralisation de l’odeur.

Au cours du traitement biologique, l’oxydation des matières organiques contribue

également à la neutralisation de l’odeur.

A la fin du processus de traitement, l’odeur finit par disparaître et l’eau est prête à

être déversée dans le marais sans altérer sa qualité.

XI.2. Analyse socio-économique

L’analyse socio-économique permet de mieux cerner et de comprendre les réactions et

les comportements des riverains avoisinants par rapport aux activités de l’usine. Comme

hypothèse, on considère que l’usine HAVAMAD s’est engagée à mettre en place une station

de traitement avec des bassins performants pour que les eaux traitées respectent les normes au

moment de leur rejet.

Du point de vue infrastructure, le bassin d’homogénéisation ayant une capacité de

30m3 minimise largement le risque de débordement accidentel. Étant donné que le volume de

rejet des eaux usées de l’usine est de 22m3/jour, ce qui laisse encore une grande marge par

rapport à la bordure du bassin. En effet, s’il y a débordement, il y a risque de contamination

directe du marais pouvant entraîner l’eutrophisation de ce dernier et la mort de la faune

aquatique. De plus, l’accès à l’eau du marais sera interdit, perturbant ainsi les activités

agricoles des riverains.

A part le pouvoir de contenance du bassin d’homogénéisation, l’emplacement de la station de

traitement a aussi été choisi avec soin pour ne pas causer du tort aux riverains.

Du point de vue traitement, les produits chimiques utilisés ont été minutieusement

choisis et n’ont aucun effet néfaste sur le milieu récepteur. En effet, le choix des produits

chimiques dépendent de plusieurs paramètres tels que :

o le coût



o l’efficacité par rapport à l’eau à traiter

o le caractère non nocif en tenant compte de l’environnement (c’est-à-dire ne

doit pas conduire à la formation de sous-produits dangereux)

o la moindre production de boue surtout pour les produits coagulants

o l’aptitude à former de gros flocs pour un bon rendement de décantation

Sur le plan humain :

� Dans le domaine de la santé, le traitement des eaux usées avant leur

déversement dans le marais contribue au maintien de la qualité du marais. Il importe de

souligner que le marais a un pouvoir d’autoépuration dû aux micro-organismes qu’il

renferme. Le but du maintien de la qualité du marais prévient contre la prolifération de

maladies dues à l’insalubrité de l’eau.

� Dans le domaine de la sécurité, le stockage des produits chimiques nécessaires

au traitement se fait dans un petit entrepôt se trouvant dans l’enceinte clôturée de la station de

traitement. Un lieu de stockage sûr et à accès strictement règlementé. Les riverains ne sont

pas autorisés à entrer dans l’enceinte de la station de traitement. L’enceinte est verrouillée et

surveillée par une personne responsable.

� Dans le domaine socio-économique, l’implantation de l’usine jouera un rôle

important sur la réduction du taux de chômage dans le fokontany concerné. Ce qui améliorera

les revenus des ménages.

Sur le plan économique, l’existence de la station de traitement permet à l’usine

HAVAMAD de gagner en termes de coût car elle lui évite de payer une pénalité

conformément à la loi n°99-021 sur la politique de gestion et de contrôle des pollutions

industrielles. Il est plus rentable de construire et d’exploiter la station de traitement que de

faire l’objet d’une pénalité en enfreignant la loi. A cette sanction s’ajoute des coûts sociaux

qui sont grandement bien plus coûteux. HAVAMAD doit veiller au bon fonctionnement de la

station de traitement. Cette obligation se base sur trois principales causes :

� pas de sanction

� respect du milieu récepteur

� respect des riverains / responsabilité sociale



XI.3. Analyse coût – bénéfice de la station de traitement

La mise en place d’une station de traitement par l’usine est une action fortement

recommandée pour la protection de l’environnement. Cependant, comme tout projet, il

nécessite une évaluation en termes de coût et bénéfice.

Pour hypothèse de départ, nous allons considérer :

� qu’une inspection annuelle se fait régulièrement

� que le taux d’actualisation reste constant

� que l’usine HAVAMAD s’est engagée à construire des bassins performants et à

respecter les normes de rejet des eaux usées.

L’analyse coût-bénéfice est une procédure cruciale qu’il faut effectuer afin de justifier

le bien-fondé du projet et sa rentabilité. Cette analyse se propose donc de mettre en exergue

le coût d’investissement total nécessaire à l’installation et à l’exploitation de la station de

traitement par rapport aux bénéfices escomptés.

L’analyse coût-bénéfice se fera sur la considération de la durée de vie de la station de

traitement des eaux usées sur une période de dix ans. Il s’agit de calculer la Valeur Actualisée

Nette (VAN) et de choisir un taux d’actualisation.

En plus de la pénalité à payer en cas de délit, l’estimation des coûts sociaux doit aussi

être prise en compte pour pouvoir être comparée avec la somme des valeurs actualisées.

On choisit un taux d’actualisation pour avoir une estimation des coûts futurs en se

basant sur la valeur actuelle. Le taux d’actualisation utilisé pour les calculs de la valeur

actualisée est le même que celui de la banque primaire BFV-SG. Ce taux est égal à 19%. Il

convient de noter que ce taux a été identifié constant durant les cinq dernières années.

o VAN :

Le calcul de la valeur actualisée s’obtient par la formule ci-dessous :

VAN = ∑ Ctdtoù Ct : Coût relatif au temps t

dt : facteur d’actualisation

Avec dt = 1 / (1+r)t où r : taux d’actualisation

t : temps

Année dt Ct Ctdt

0 1 59 564 460 - 91 660 370 59 564 460 - 91 660 370

1 0.8403 27 318 060 – 59 413 970 22 955 365.82 – 49 925 558.99

2 0.7061 27 318 060 – 59 413 970 19 289 282.16 – 41 952 204.22



3 0.5934 27 318 060 – 59 413 970 16 210 536.80 – 35 256 249.79

4 0.4986 27 318 060 – 59 413 970 13 620 784.72 – 29 623 805.44

5 0.4190 27 318 060 – 59 413 970 11 446 267.14 – 24 894 453.43

6 0.3521 27 318 060 – 59 413 970 9 618 688.93 – 20 919 658.84

7 0.2959 27 318 060 – 59 413 970 8 083 413.95 – 17 580 593.72

8 0.2486 27 318 060 – 59 413 970 6 791 269.72 – 14 770 312.94

9 0.2089 27 318 060 – 59 413 970 5 706 742.73 – 12 411 578.33

10 0.1756 27 318 060 – 59 413 970 4 797 051.33 – 10 433 093.13

Total 5.3385 332 745 060 – 685 800 070 178 083 863.30 – 349 427 878.83

La somme de la valeur actualisée nette est comprise dans une plage de 178 083 863.30 Ar à

349 427 878.83 Ar, soit de 55 512.43 € à 108 923.90 €. C’est la somme que doit payer

l’usine HAVAMAD pour la station de traitement des eaux usées pour une période de dix ans.

o Evaluation des coûts sociaux :

L’eau joue un rôle important dans le processus de production. Aussi, l’usine HAVAMAD se

trouve donc face à un volume de rejet conséquent. Si l’usine décide de ne pas prendre en

charge le traitement de leurs eaux usées, elle devra impérativement faire face aux énormes

coûts sociaux.

La pollution du marais récepteur des eaux usées entraînera :

� la perturbation des activités quotidiennes des riverains. Il importe de noter qu’autour du

site d’implantation de l’usine, les riverains entreprennent des activités agricoles, piscicoles et

rizicoles. Ils utilisent l’eau du marais pour arroser leurs plantations. Cependant, si l’eau est

polluée, les récoltes seront amoindries. Concernant la pisciculture, la reproduction des

poissons peut être perturbée par l’eau polluée. Celle-ci peut même causer la disparition de

certaines espèces.

� la diminution de leurs revenus, mais plus exactement, de leur moyen de subsistance.

� l’atteinte à la santé des riverains. Il faudra donc penser à investir en médicaments.

Tableau 30: Calcul des valeurs actualisées



L’ensemble de ces différents coûts sociaux auquel l’usine doit considérer, est résumé dans le

tableau ci-dessous :

Domaine concerné Compensation des riverains Coût

approximatif (Ar)

Cultures maraîchères semences, formation, matériels, engrais,

produit pour lutter contre les petits nuisibles

4 746 000

Pisciculture alevins, formation, matériels 608 000

Elevage (vaches laitières, zébus,

porc, mouton, volailles, lapin)

formation, provende, vitamine, vaccination 13 500 000

Riziculture semences, formation, matériels 2 350 000

Santé consultation, médicaments-traitement,

analyse

40 000 000

Total 61 204 000

Les coûts sociaux s’élèvent à 61 204 000 Ar,soit19 078.55 €.

Le détail relatif aux coûts sociaux se trouve dans l’annexe II.

Il convient de rappeler qu’on a envisagé qu’une inspection se fasse périodiquement,

chaque année. Si délit constaté, l’usine est contrainte de s’acquitter d’une pénalité (amende

+ coûts sociaux).

La pénalité annuelle à payer en cas de délit, s’ajoutant aux coûts sociaux, coûte à

l’usine HAVAMAD un montant allant de 101 204 000 Ar à361 204 000 Ar, soit

de31 547.38 € à112 594.76 €.

Le tableau suivant présente les coûts calculés à l’année.

Station d’épuration Coût (Ar)

Installation et exploitation 59 564 460 - 91 660 370

Amende + coûts sociaux 101 204 000–361 204 000

Bénéfice 41 639 540 - 269 543 630

Tableau 31: Tableau estimatif des coûts sociaux

Tableau 32: Tableau montrant les coûts sur une année



En somme, sur une période de douze mois, l’investissement nécessaire à l’installation

et à l’exploitation de la station de traitement (59 564 460 Ar à 91 660 370 Ar) est largement

inférieur comparativement au coût relatif à l’amende et aux coûts sociaux (101 204 000Ar à

361 204 000 Ar). Avec la mise en place d’une station de traitement, l’usine fait un bénéfice,

compris dans une plage de 41 564 540 Ar (12 956.52 €) à 269 543 630 Ar (84 022.33 €).

Le tableau ci-après montre la somme totale à considérer pour une période de dix ans :

Sur dix ans Coût (Ar)

Valeur actualisée nette 178 083 863.30 - 349 427 878.83

Amende + coûts sociaux 1 012 040 000 - 3 612040 000

Bénéfice 833 956 136.7- 3 262 612 121.17

Sur une période de dix ans, la valeur actualisée nette relative à l’installation et à

l’exploitation de la station de traitement est de 178 083 863.30 Ar (55 512.43 €)à

349 427 878.83 Ar (108 923.90 €). Montant assez raisonnable par rapport à l’amende

s’ajoutant aux coûts sociaux, qui vaut la somme de 1 012 040 000Ar (315 473.81 €)à3 612

040 000 Ar (1 125947.63 €). En procédant à la mise en place d’une station de traitement des

eaux usées, l’usine fait un bénéfice compris dans une plage de 833 956 136.7 Ar

(259 961.39 €)à3 262 612 121.17Ar (1 017023.73 €).

Tableau 33: Tableau montrant les coûts sur dix ans



Conclusion partielle de la partie II

La fonctionnalité d’une industrie nécessite l’utilisation d’une importante quantité d’eau que

ce soit pour une industrie textile, une industrie agroalimentaire ou autre. Les activités

industrielles entraînent un volume de rejet assez conséquent. Comme les eaux usées sont

nocives pour le milieu récepteur, elles doivent faire l’objet d’un traitement avant d’être

déversées dans la nature. Aussi, l’usine HAVAMAD s’est engagée à mettre en place une

station de traitement des eaux usées pour ne pas polluer le milieu environnant.

Avant la construction de la station proprement dite, il est impératif de procéder au choix de

l’emplacement le plus approprié de celle-ci. Ce choix se base sur plusieurs paramètres à

savoir la considération d’une zone non inondable lors des saisons de pluie et la facilité de rejet

dans un marais. La recherche de place stratégique favorable à l’élimination rapide de la

mauvaise odeur dans les airs constitue aussi l’un des facteurs à prendre en compte. La

connaissance des caractéristiques des eaux usées est également importante pour pouvoir

choisir le traitement adéquat et définir les produits chimiques à utiliser. De plus, la

détermination des différents taux de traitement pour chaque produit chimique est

fondamentale, car elle prédit l’efficacité du traitement.

Une fois que la station de traitement est mise en place, il faut veiller à son bon

fonctionnement pour qu’elle opère correctement et pour que l’eau traitée respecte les normes

de rejet.

Une analyse coût-bénéfice relative au projet de construction de la station a démontré qu’il

sera plus avantageux pour l’usine HAVAMAD de mettre en place une station de traitement

que d’être soumis chaque année à une pénalité conformément à loi n°99-021 sur la politique

de gestion et de contrôle des pollutions industrielles. Les coûts sociaux s’ajoutant à cette

pénalité conduisent à une somme plus couteuse comparativement à l’ensemble des

investissements nécessaires à la mise en place et à l’exploitation de la station de traitement.

Pour tout projet, raisonner en termes de rentabilité est un point essentiel, cependant, le social

n’est pas à négliger.

Sur une période de dix ans, la valeur actualisée nette relative à l’installation et à l’exploitation

de la station de traitement est de 178 083 863.30 Ar (55 512.43 €)à 349 427 878.83 Ar

(108 923.90 €). Montant assez raisonnable par rapport à l’amende s’ajoutant aux coûts

sociaux, qui vaut la somme de 1 012 040 000Ar (315 473.81 €)à3 612 040 000 Ar

(1 125947.63 €). En procédant à la mise en place d’une station de traitement des eaux usées,



l’usine fait un bénéfice compris dans une plage de 833 956 136.7 Ar (259 961.39 €)à

3 262 612 121.17Ar (1 017 023.73 €).

L’installation de la station de traitement par l’usine HAVAMAD pour leurs eaux uséesest

obligatoire pour ne pas enfreindre les dispositions gouvernementales.

Ce projet relatif à la construction de la station de traitement des eaux usées a été

particulièrement entrepris dans le but de conserver la qualité de l’environnement autour du

site d’implantation de l’usine et de respecter les activités quotidiennes des riverains.

Actuellement, le problème d’ordre environnemental s’étend à l’échelle mondiale. Les cadres

réglementaires relatifs à l’exploitation des ressources naturelles deviennent de plus en plus

exigeants. Par conséquent, toute industrie a une responsabilité environnementale et sociale.



CONCLUSION GENERALE

L’utilisation rationnelle des ressources en eau est fondamentale pour permettre

l’harmonisation continue de la vie sur terre. L’existence d’une industrie implique un certain

volume de rejet des eaux usées.

Sachant que le déversement direct des eaux usées de l’usine HAVAMAD dans le marais

engendre la pollution de ce dernier ainsi qu’une perturbation des activités des riverains

avoisinants. Aussi, pour ne pas contribuer à la détérioration de la qualité de l’environnement,

l’usine a mis en place une station de traitement des eaux usées. Cette dernière est essentielle

pour la sauvegarde de l’environnement. L’obligation de l’usine ne s’arrête pas uniquement sur

la mise en place de la station de traitement, mais elle se doit d’assurer son bon fonctionnement

pour que la station opère efficacement.

La connaissance des caractéristiques des eaux usées est un paramètre important avant de

choisir le traitement adéquat.

D’après l’analyse technique relative au procédé de traitement adopté par la station de

traitement des eaux usées, on a pu constater que cette dernière fait appel à un traitement

complet regroupant les trois étapes de traitement (traitement primaire, traitement secondaire et

traitement tertiaire). La couleur et la mauvaise odeur disparaissent en fonction de la phase de

traitement. Il convient de souligner que l’utilisation des produits coagulants (sulfate

d’aluminium et chaux), oxydant (hypochlorite de calcium) et floculant (polymère colfloc)

favorisent la décoloration rapide de l’eau et donc, l’élimination de l’odeur, tout en augmentant

le rendement d’élimination des matières polluantes. Les produits chimiques utilisés ont été

minutieusement choisis. Visuellement, la clarification et la désodorisation de l’eau sont signes

de traitement efficace et approprié.

Le pouvoir de contenance du bassin d’homogénéisation (30m3) éloigne tout éventuel risque

de débordement, car le volume de rejet de l’usine (22m3/jour) est largement inférieur à la

capacité du bassin.

D’après l’analyse socio-économique, on peut dire que le traitement des eaux usées avant le

déversement dans le marais permet de maintenir la qualité du marais et ce dernier peut

continuer à jouer son pouvoir autoépuratoire. Par conséquent, les riverains peuvent toujours

utiliser l’eau du marais pour leurs activités quotidiennes. La non détérioration de la qualité du

marais préserve également la santé des riverains avoisinants et prévient la prolifération de



maladies. Par ailleurs, l’usine génère des emplois pour la population environnante donc

augmente le revenu des ménages concernés.

Au cours de l’analyse coût-bénéfice de la station de traitement des eaux usées, on a procédé

au calcul de la Valeur Actualisée Nette sur une période de dix ans et on a évalué les coûts

sociaux que l’usine HAVAMAD doit s’acquitter s’il n’existe pas de station de traitement.

L’analyse coût-bénéfice a démontré qu’il serait profitable pour l’usine HAVAMAD

d’installer et d’exploiter sa propre station de traitement que de payer la pénalité (amende et

coûts sociaux).

Ce travail peut être considéré comme étant non exhaustif. Il est possible de poursuivre l’étude

avec la perspective de changer les produits coagulants-floculants utilisés. Actuellement, la

station de traitement utilise des coagulants-floculants minéraux. A l’avenir, on peut mener une

étude et faire des expériences sur l’utilisation des coagulants-floculants organiques qui

pourront opérer efficacement à faible dose tout en augmentant le rendement d’élimination des

matières polluantes.



BIBLIOGRAPHIE

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[31] TSARAMODY, A. (2013). Traitement des eaux usées. Document cours en EIE-Master II

[32] VANDERMEERSCH, S. (2006). Etude comparative de l’efficacité des traitements d’épuration des eaux usées pour l’élimination des micro-organismes pathogènes

[33] YAHIATENE, S. et TAHIRIM El, T. (2010). Réflexion sur la caractérisation physico-chimique des effluents liquides rejetés dans la grande sebkha d'Oran. Mémoire de licence. Université d'Oran.



ANNEXE I : Classification des eaux de surface et réglementation des rejets d’effluents

liquides d’après le Décret n° 2003/464 du 15/04/03

Les eaux de surface (cours d'eau, lacs et tous plans d'eau) sont classéesde 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 classe, contamination excessive, aucun usage possible à part lanavigation. La

présence de germes pathogènes désigne directement unecatégorie hors classes.

Paramètres Classe A Classe B Classe C Hors classe FACTEURS BIOLOGIQUES

Oxygène dissout (mg/l)

5 ≤ OD 3 < OD < 5 2 < OD ≤ 3 OD < 2

DBO5 (mg/l) BDO ≤ 5 5 < DBO < 20 20 < DBO ≤ 70 70 < DBO DCO (mg/l) BCO ≤ 20 20 < DCO < 50 50 < DCO ≤ 100 100 < DBO Présence de germes pathogènes

Non

Non

Non

Oui

FACTEURS PHYSIQUES ET CHIMIQUES Couleur (échelle Pt-Co)

coul< 20 20 ≤ coul< 30 30 <coul

Température °C Ө< 25 25 ≤ Ө< 30 30 ≤ Ө< 35 35 <Ө pH 6 ≤ pH ≤ 8.5 5.5 < pH < 6 ou

8.5 < pH < 9.5 pH ≤ 5.5 ou

9.5 ≤ pH

MES (mg/l) MES < 30 30 ≤ MES < 60 60 ≤ MES < 100 100 < MES Conductivité (µS/cm)

χ ≤ 250 250 < χ ≤ 500 500 < χ ≤ 300 3000 < χ

Les rejets d'eaux usées doivent être incolores, inodores et respecter la qualité suivante:

Paramètres Unité Normes FACTEURS ORGANOLEPTIQUES ET PHYSIQUES

pH Conductivité Matières en suspension Température Couleur Turbidité

µS/cm mg/l °C

Echelle 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)

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

mg/l-N

180.0 15.0 20.0 0.2 20.0



Phosphates comme PO4- -

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

10.0 250 1.0 10.0 1.0 1.0 20 1.0 250

FACTEURS BIOLOGIQUES Demande Chimique en Oxygène (DBO) Demande Biochimique en Oxygène (DBO5)

mg/l mg/l

150 50

FACTEURS INDESIRABLES METAUX Aluminium Arsenic Cadmium Chrome hexavalent Chrome total Fer Nickel Plomb Etain Zinc Manganèse Mercure Sélénium 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 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

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 Escheriscia coli Streptocoques fécaux Clostridium sulfito-réducteurs

Colonies

500 100 100 100



ANNEXE II : Coûts sociaux détaillés

• Dans l’ensemble du Fokontany, les cultures maraîchères occupent la totalité des

superficies cultivées. Les principales cultures sont : haricots,haricots verts, maïs, patates

douces, betteraves, carottes, choux, laitues, tomates ; radis, pomme de terre et diverses

brèdes.

Cultures maraîchères

• L’élevage global dans la commune d’Ambohimanarina est présenté dans le tableau

ci-dessous :

Animaux domestiques Nombre

VACHES LAITIERES ET ZEBUS 378

PORC 311

MOUTON 07

VOLAILLE 764

LAPIN 08

PISCICULTURE 02

(Source MONOGRAPHIE 2012 D’AMBOHIMANARINA 6ème ARRONDISSEMENT)

Elevage existant



Animaux objet d’élevage

Il convient de noter que les agriculteurs avoisinants l’usine HAVAMAD sont au nombre de

22.

Les détails des coûts relatifs à chaque activité des riverains sont montrés dans le tableau ci-

après :

Domaine concerné

Compensation Unité Quantité Prix unitaire

(Ar)

Coût par quantité

(Ar)

Cultures maraîchères

Semences sachet 286 8 000 2 288 000 Formation 1 500 000 500 000 Matériels : bêche, arrosoir

pièce 22 22

10 000 9 000

220 000 198 000

Engrais

Sac de 25Kg 22 60 000 1 320 000

Produit pour lutter contre les petits

250ml

22

10 000

220 000



nuisibles

Pisciculture Alevins Pièce 150 200 30 000 Formation 1 500 000 500 000 Matériels (bêche) Pièce 2 9 000 18 000 Provende Sac de 10 Kg 2 30 000 60 000

Elevage

Formation 1 500 000 500 000 Provende (zébu, volaille)

Sac de 50 Kg 100 100

50 000 30 000

5 000 000 3 000 000

Vitamine Vaccination

5 000 000

Riziculture

Semences sachet 100 7 500 750 000 Formation 1 500 000 500 000 Matériels 1 000 000 Produit pour lutter contre les petits nuisibles

500ml

4

25 000

100 000

Santé

Consultation Médicaments-traitement Analyse

40 000 000

Coût total (Ar) 61 204 000

Coûtssociaux détaillés



ANNEXE III : Processus de production

Le processus de production varie selon le type de fruits à traiter tels que les fruits à noyaux (mangue, pêche, abricot, avocat, pastèque), les fruits à broyer/couper (fruit de la passion, goyave, pomme, poire, tomate), les fruits avec peau à séparer (papaye, ananas, banane, agrumes, melon) et les fruits de petites tailles (cerises, fraises, raisin, letchis). Le processus deproduction peut être schématisé comme suit :

v

Processus de production

Fruits à noyaux Fruits à broyer/couper Fruits avec peau à séparer Fruits de petites tailles

Décantation

Broyage - Coupe

Extraction à batteurs rotatifs Extraction à profil constant

Lavage combinée

Refroidissement

Pré réchauffement

CONDITIONNEMENT(poche aseptique)

Pressage

Stérilisation

Raffinage

Homogénéisation

(Source bureau d’étude)

Co

ntr

ibu

tion

à l’

étud

e d

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atio

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20

14

85

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IV :

Pla

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sine

CH

AU

DIE

RE

LOGISTIQUE2

1m2

ARRIVEE DES MARCHANDISES

139m2

PA

SS

AG

E

TRIAGE

ETETAGE

ETIQUETAGE

68m2

SORTIE DECHETS

ECHANTILLOTHEQUE

48m2

HALL D’ENTREE

31m2

LABORATOIRE

48m2

BUREAU

PRODUCTION

48m2

MAGASIN EMBALLAGE

207 m2

SO

RT

IE D

E S

EC

CO

UR

S

MUR SEPARATIF

AC

CE

S

PE

RS

ON

INSTALLATION DES DIVERSES MACHINERIES

525m2

CRISTAL 1 A

Echelle : 1/200

SORTIE

DE

SECOURS

I3000I

I2000I

I3000I

(So

urc

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d’é

tud

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Lége

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Auteur : RAMISASOA Tatamo Mihaja

Tél : 033 14 682 27

Email :[email protected]

Adresse : VO 35 BB Manakambahiny

Titre : CONTRIBUTION A L’ETUDE D’UNE STATION DE TRAITEMENT DES EAUX

USEES : CAS DE L’USINE HAVAMAD ANDRANOMENA

Nombre de pages : 72 Nombre de figures : 39 Nombre de tableaux : 30 Nombre des annexes : 2

RESUME

L’épuration des eaux usées est une politique que chaque industrie doit adopter. Cette épuration nécessite un choix minutieux d’un mode de traitement efficace et approprié en prenant appui sur les caractéristiques des eaux usées. Ce travail a été entrepris dans le but d’examiner la station de traitement des eaux usées de l’usine HAVAMAD et de montrer l’importance de son existence par rapport au milieu social, économique et environnemental. L’examen de cette station s’est fait en analysant l’ensemble des procédés de traitement pour que l’eau traitée soit hors d’état de nuire. L’analyse effectuée a permis de montrer que la station de traitement de l’usine HAVAMAD opère efficacement vu que l’eau déversée dans le marais ne détériore pas sa qualité et ne déclenche pas le phénomène d’eutrophisation. La cohabitation sereine entre l’usine et les riverains en témoigne également. De plus, l’usine gagne en termes de coût en mettant en place cette unité.

Mots clés : eaux usées, traitement des eaux, coagulant efficace, environnement, industrie

SUMMARY

The wastewater treatment is a policy that each industry must adopt. This treatment requires a careful choice of an efficient mode of treatment and appropriate, building on the characteristics of wastewater. This work was undertaken to examine the treatment station wastewater of the factory HAVAMAD and show the importance of the existence of a treatment related to the social, economic and environmental aspect. The study of the station functionality has been done by analyzing all the methods of treatment in order to have harmless treated water. The analysis has shown that the treatment station of the factory HAVAMAD operates effectively because water poured into the swamp does not deteriorate its quality and does not trigger eutrophication. Serene coexistence between factory and residents also prove it. Furthermore, the factory gains in terms of cost by implementing this unit.

Keywords :wastewater, water treatment, efficient coagulant, environment, industry

Encadreur pédagogique : Monsieur TSARAMODY Alfredo, Maître de Conférences

universite d’antananarivo

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