État de l’art de la réutilisation des eaux usées

L’état de l’irrigation en Algérie

La réutilisation des eaux usées épurées en Algérie:

L’Algérie est passée dernièrement par une période de sécheresse intense et persistante, caractérisée par un déficit pluviométrique important. De plus, la majorité des zones de culture sont localisées la où l’eau est peu fréquente et difficile à exploiter. Le secteur de l’agriculture est le plus exigeant en matière de l’eau : 65% de la capacité hydrique vont à l’agriculture et 35 % pour l’alimentation en eau potable (AEP) et les autres secteurs.
La solution évidente consiste en la récupération des eaux usées épurées pour leur réutilisation à des fins agricoles. Malheureusement il y a un grand nombre des agriculteurs algériens utilisent des eaux usées à l’état brut sans traitement. C’est une raison de plus pour favoriser la réutilisation des eaux usées épurées. Alors en Algérie la sorte de réutilisation des eaux épurées la plus répondue et la plus pratiquée est la réutilisation agricole.

États d’assainissement en Algérie:

L’Algérie est l’un des pays qui soufrent de la pollution des ressources en eau. Cette pollution affecte la santé des citoyens par la propagation des maladies à transmission hydrique (MTH), dont la facture des épidémies est lourde pour l’État algérien. Le coût de ces épidémies a été évalué à l’équivalent du budget de construction de plus d’une dizaine de stations de traitement des eaux (Boualla, 2011).
Pour lutter contre la pollution des ressources en eau et ses effets sur la santé publique, l’Algérie a consacré un programme ambitieux en matière d’assainissement et épuration. Le réseau réalisé au niveau national totalise un linéaire de 33 000 km à la fin de l’année 2005 (Cherrared et al, 2007).
Le taux de raccordement national moyen, hors population éparse, de près de 85% avec une population urbaine totale raccordée au réseau d’assainissement estimé à 22.762.000 habitants. Près de 4% de la population totale a un assainissement autonome (Cherrared et al. 2007). En Algérie, les caractéristiques des rejets des stations d’épuration (STEP) doivent répondre aux normes de rejet conformément au Décrit 93-160 du 14/07/1993 relatives au traitement des eaux urbaines résiduaires.
L’organisation, la gestion et l’exploitation des eaux usées en Algérie, sont confiées à l’office national de l’assainissement (ONA), créé en 2001. C’est un établissement public à un caractère industriel et commercial doté de la personnalité morale et de l’autonomie financière. Il est placé sous la tutelle du ministre chargé des ressources en eau. Parmi ses missions, nous citons :

  •  La lutte contre les sources de pollution hydrique dans les zones de son domaine d’intervention.
  • La gestion, l’exploitation, la maintenance, le renouvellement, l’extension et la construction du tout ouvrage destiné à l’assainissement des agglomérations.

À travers le territoire algérien, l’ONA intervient actuellement au niveau de 1023 communes, ce qui correspond à 66 % des communes que compte l’Algérie(1541). Le reste est géré soit par les régies communales en attendant le transfert de ces communes à l’ONA, soit par les sociétés par actions créées dans le cadre de la gestion déléguée du service public de l’eau et de l’assainissement. (ONA, 2015)

En 2007, le volume d’eaux usées rejetées à l’échelle nationale était estimé à près de 750 millions de m3. La capacité installée de dépollution se composait de 102 stations d’épuration en exploitation, dont 52 à boues activées et 50 lagunes, soit une quantité d’eau traitée de 570 Hm3/an.
En 2012, la capacité totale installée après l’achèvement de programme est passée à 925 millions de m3/an. À la fin du mois de décembre 2015, l’ONA a annoncé qu’il existe 124 stations d’épuration en exploitation, 58 de type boue activée et 66 stations de lagunage naturel ou aérée. La capacité moyenne installée des 124 stations est de 8718 E Ha, le volume mensuel des eaux épurées est de 16.56 millions m3, alors que le taux d’utilisation des capacités installées est de 40% (ONA, 2015). Le volume d’eaux usées rejetées à l’échelle nationale dépassera 1.5 milliards de m3 à l’horizon 2020.

Le lagunage naturel:

Historique :

Le principe de l’épuration des eaux usées par lagunage naturel ou écologique est connu depuis l’Antiquité. Il était déjà utilisé dans la Chine ancienne et dans la Grèce antique pour l’élevage des poissons, ainsi que par les Romains par exemple, dans des bassins de décantation où on laissait “ faire la nature ”.Dès 1901, la ville de San Antonio au Texas aménagea un lac artificiel de 275 ha destiné à l’épuration des eaux usées. Dans les années 20, le lagunage se développa largement aux États-Unis, au Canada, en Australie, en Suède…etc. À partir de 1950, des études et des recherches méthodiques furent entreprises sur le fonctionnement de ces écosystèmes et le dimensionnement des installations en jouant sur la profondeur des bassins, l’aération artificielle, et en recherchant la valorisation de sousproduits. ( Piétrasanta et Bondon, 1994).
Ainsi le procédé d’épuration par lagunage repose sur le rejet des eaux usées dans des étangs qui sont bien dimensionnés selon des critères, et les laisser se dépolluer sous l’action des effets naturels, le rayonnement solaire, les bactéries, les algues, la température, et le temps.

Principe de fonctionnement du lagunage naturel :

Le lagunage naturel est un système d’épuration regroupant deux ou trois étangs en série ou plus, dont le principe de fonctionnement repose sur les forces naturelles, sans aucun apport d’énergie. Parmi les configurations les plus utilisées, on trouve : lagune anaérobie, lagune facultative, lagune de maturation.
Il s’agit donc, d’une part de favoriser le lent écoulement de l’eau dans des bassins successifs, et d’autre part de s’appuyer sur une association biologique couvrant toute une chaîne alimentaire (les bactéries aérobies, les bactéries anaérobies, les algues ou phytoplanctons, les zooplanctons dans certains cas) (Sambuco, 2002).
Le mécanisme de base sur lequel repose le lagunage naturel est la photosynthèse. La tranche d’eau supérieure des bassins est exposée à la lumière. Cela permet l’existence d’algues qui produisent l’oxygène nécessaire au développement et maintien des bactéries aérobies. Ces bactéries sont responsables de la dégradation de la matière organique.

Le gaz carbonique formé par les bactéries, ainsi que les sels minéraux contenus dans les eaux usées, permet aux algues de se multiplier. Il y a ainsi prolifération de deux populations interdépendantes : les bactéries et les algues planctoniques, dénommées “microphytes”. Ce cycle s’auto-entretient tant que le système reçoit de l’énergie solaire et de la matière organique (Prudencio. et Baudot, 2001).

Le filtre planté:
Le filtre à roseau est un bassin étanche planté de roseaux dans lequel on rapporte un massif filtrant de granulat. Le filtre à roseau traite les eaux usées à travers plusieurs processus d’épuration mécaniques et biologique (Charlotte et al, 1999). L’utilisation des végétaux aquatiques en traitement des eaux usées est déjà relativement ancienne. Ses premières applications à petite échelle datent des années 60. En revanche, son application pour des collectivités de plusieurs habitants est récente. Ces stations d’épuration se distinguent par leur régime d’écoulement, le nombre de lits et le type de plantes (Rochelle et Liénard ,1998). La figure 05 représente des bassins par filtre planté

Matériels et méthodes

  Zone d’étude:

Afin de déterminer la qualité des eaux épurées par le lagunage naturel sous un climat Algérien, nous avons retenu pour étude 06 stations fonctionnelles qui se situent dans l’ouest Algérien à savoir : Amir Ebdel Kader, sidi Safi, El Amria, Hassi El Ghala, El Malah; situées dans la Wilaya d’Ain Témouchent), Sidi Senoussi qui se situe dans la Wilaya de Tlemcen.

Situation géographique :

La situation géographique de chaque station de lagunage naturel est décrite dans les paragraphes suivants, en indiquant les limites de chaque commune. Les stations de lagunage sont proches les unes des autres, donc, elles sont soumises aux mêmes conditions climatologiques. La figure 06 montre l’implantation de l’ensemble des stations de lagunage étudiées.

Matériel et méthode:
Nous avons analysé les eaux usées entrantes et sortantes des stations de lagunage par fréquence de deux fois par mois. Les prélèvements d’eau ont été effectués à l’entrée (eaux brutes) des six Stations d’épuration ainsi qu’à leur sortie (eau traitée) avant qu’elles soient rejetées au milieu naturel. Elles ont été effectuées avec beaucoup d’attention et de précaution de façon à représenter le plus exactement possible le milieu d’où il provient. Les échantions sont prélevés entre 11 heures du matin et 1 heures de l’après_ midi lorsque les activités sont plus intenses.

 Méthode de prélèvement des échantillons :

Nous avons utilisé le matériel couramment employé à des prélèvements d’eau destinée pour les analyses physicochimique, qui sont des flacons en verre. Ces derniers sont soigneusement lavés, rincés, séchés et stérilisés préalablement. La méthode la plus simple pour prélever un échantillon consiste à tenir la bouteille stérile, prés de sa base, de l’introduire sous la surface de l’eau, et retirer son bouchon afin de pouvoir la remplir d’eau à la profondeur désirée. La bouteille doit être fermée immédiatement après le prélèvement. Elle devra être convenablement identifiée, conservée à labri de la lumière et de la chaleur, de préférence dans une glacière (température proche de 4 °C pendant le transport);

Matériel utilisés:

Les paramètres physicochimiques analysés sont, pH, DBO5, DCO, l’ammonium et les nitrates la conductivité, phosphore. La méthode et l’appareillage utilisé sont décrits dans les paragraphes suivants. Les paramètres pH, DBO5, DCO, la conductivité sont mesurés pour l’ensemble des lagunages. Par contre, pour les paramètres l’ammonium et les nitrates nous avons effectué les analyses pour quatre lagunages, le phosphore est mesuré seulement pour Sidi Senoussi à titre indicatifs.
Mesure du pH :
La mesure du pH est indispensable pour connaître l’acidité ou l’alcalinité à travers chaque site de prélèvement. L’opération se fait in situ, en trempant l’électrode de l’appareil du pH-mètre portatif de type (pH 90) dans le flacon. La lecture est faite après stabilisation du chiffre mentionné sur l’écran du pH-mètre.
Mesure de la conductivité :
La mesure de la conductivité a été réalisée in situ à l’aide d’un conductimètre portable. Une fois l’appareil est étalonné, on introduit l’électrode dans l’eau à analyser, après stabilisation, on note la valeur indiquée sur l’écran. Les valeurs lues sur le conductivimètre sont exprimées en μs/cm.

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Table des matières

Introduction générale
  I. Partie bibliographie
Chapitre I : ETAT DE L’ART DE LA REUTILISATION DES EAUX USEES
I : Etat de l’art de la réutilisation des eaux usées
I.1. Introduction
I.2 Etat des ressources en eau en Algérie
I.3.L’état de l’irrigation en Algérie
I.4. Les risques sanitaires liés à la réutilisation
I.5 L’expérience de la réutilisation des eaux usées au Maghreb
I.5.1 La réutilisation des eaux usées traitées en Tunisie
I.5.2 La réutilisation des eaux usées épurées au Maroc
I.5.3. 1 La réutilisation des eaux usées traitées en Algérie
I.6. Etat d’assainissement en Algérie
Chapitre II : LE LAGUNAGE NATUREL
  II. Le lagunage naturel
II.1. Historique
II.2 Principe de fonctionnement de lagunage naturel
II.3. Le lagunage à microphytes
II.4. Dimensionnement du lagunage naturel
II.5. Entretien des lagunes
II.6. Les performances épuratoires de lagunage
II.7. Les filtres plantés
II.7.1. Les performances épuratoires des filtres plantés
II.7.2. Les performances épuratoires des filtres plantés en Algérie
II.8. L’association entre le lagunage naturel et le filtre planté
II.9. Conclusion
  III. Partie expérimentale
Chapitre III : Matériels et méthodes
III : Matériels et méthodes
III.1 Zone d’étude.
III.2.Situation géographique
III.3. Contexte climatique
III.3.1 L’études climatologique des stations qui se situent dans la wilaya d’Ain Temouchent
III.3.2. L’études climatologique de Sidi Senoussi (wilaya de Tlemcen)
III.4 Description des stations de lagunage
III.4.1. Description des ouvrages constituants de la station de lagunage d’Amir Abel
III.4.2. Description des ouvrages constituant de la station de lagunage d’El Maleh
III.4.3 Description des ouvrages constituants de la station de lagunage Sidi Safi
III.4.4. Description des ouvrages constituants de la Station de Sidi Senoussi
III.4.5 Description des ouvrages constituants de la La station d’El Amria
III.4.6. Description des ouvrages constituants de la Hassi El Ghala
III.5. Méthodes d’analyse
III.5.1 Méthode de prélèvement des échantillons
III.5.2 Matériel utilisés
Chapitre IV : Résultats et interprétation
Résultats et interprétation
IV.1.Introduction
IV.2 Normes de rejets des eaux usées
IV.3. Les résultats des analyses
IV.3.1. Les résultats du pH
IV.3.2. Les résultats des matières en suspension
IV.3.3 Les résultats de la DBO5
IV.3.4 Les résultats de la DCO
IV.3. 5 Les résultats de NH4
IV.3.6. Les résultats des nitrates
IV.3.7. les résultats du phosphore
IV.3. 8 les résultats de la conductivité
IV.4 Interprétation des résultats
IV.4.1 Interprétation des résultats de pH
IV.4.2. Interprétation des résultats des matières en suspension
IV.4.3. Interprétation des résultats de la DBO5
IV.4 .4. Interprétation des résultats de La demande chimique en oxygène
IV.4.5 Interprétation des résultats de Ammonium
IV.4.6. Interprétation des résultats de Les nitrates
IV.4.7 Interprétation des résultats du phosphore
IV.4.8 Interprétation des résultats de la Conductivité
Chapitre V- Proposition d’un modèle de phytoépuration
V.1. Introduction
V.2 Les différents types d’eaux à traiter
a- Les eaux brutes
b- Les eaux décantées
c- Les eaux issues d’un traitement biologique
V.3 Les contraintes à lever
V.4- Rendements attendus
V.5 Conception d’une installation à lits, planté en macrophytes
V.6- Dimensionnement du bassin complémentaire à écoulement horizontal
V.6. 1 Surface nécessaire
V.6.2 Les matériaux pour les filtres à écoulement horizontal
V.6.3 La dénivelée
.V.6.4 Dispositif à mètre en place
V.6.5 Le temps du séjour des EU
V.7 Aspect économique
V.8. Conclusion
VI. Conclusion générale

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