ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE DEPARTEMENT MINES

Présenté et soutenu publiquement le 14 Août 2013

Par : RAMISASOA Tatamo Mihaja

Membres du jury :

Président : Monsieur RANAIVOSON Léon Félix

Rapporteurs : Madame RAMBOLAMANANA Voahangy

Monsieur FABIEN Rémi Roger

Examinateurs : Monsieur ANDRIATSITOMANARIVOMANJAKA R. Naina

Monsieur RAKOTONANDRAINA Solofo

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

DEPARTEMENT MINES

MEMOIRE DE FIN D’ETUDES

En vue de l’obtention du

DIPLOME D’INGENIEUR DES MINES

i

Remerciements

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

mes années d’études et l’accomplissement de ce présent mémoire.

Je ne saurai aussi oublier de témoigner ma profonde gratitude et mes sincères reconnaissances

envers toutes les personnes suivantes :

- Monsieur ANDRIANARY Philippe, Directeur de l’Ecole Supérieure Polytechnique

d’Antananarivo

- Monsieur RANAIVOSON Léon Félix, Chef du Département Mines, il nous a fait

l’honneur de présider ce mémoire.

- Madame RAMBOLAMANANA Voahangy, Maître de conférences, Chef de Département

des Sciences de la Terre à l’Université d’Antananarivo, qui m’a dirigé tout au long de la

réalisation de ce mémoire.

- Monsieur FABIEN Rémi Roger, Enseignant chercheur à l’ESPA, qui m’a accordé son

temps précieux en supervisant l’évolution de ce travail.

- Monsieur ANDRIATSITOMANARIVOMANJAKA R. Naina, Enseignant chercheur à

l’ESPA, qui a accepté d’être parmi les membres du jury.

- Monsieur RAKOTONANDRAINA Solofo, Chef de département DPO de la société

Jirama Mandroseza, de m’avoir reçu au sein de son département en tant que stagiaire et

d’avoir accepté d’être parmi les membres du jury.

Je remercie tous les enseignants de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo.

J’adresse également mes vifs remerciements à la Société Jirama et particulièrement à :

- Monsieur RAMANANTSOA Alphonse, Chef de conduite Mandroseza I, qui m’a encadré

durant mon stage au sein de l’usine.

- Monsieur RAKOTOMANANTSOA Rija et RAMAMONJISOA Tahina, Techniciens au

laboratoire contrôle DPOA.

- Monsieur RAKOTOARIVELONANAHARY Bruno, Chef de service Analyse Physico-

chimique DQO, qui m’a encadré durant mon séjour au Laboratoire du Département DQO.

- Tout le personnel du DPOA et DQO qui m’ont aidé durant mon stage.

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

SOMMAIRE

Remerciements

Liste des figures

Liste des tableaux

Liste des annexes

Liste des abréviations

INTRODUCTION

PREMIERE PARTIE : APERCU GENERAL SUR LA SOCIETE JIRAMA ET LE

TRAITEMENT DE L’EAU

Chapitre I : Présentation de la société JIRAMA

Chapitre II : Généralités sur le traitement des eaux

Chapitre III : Description détaillée du processus de coagulation-floculation

DEUXIEME PARTIE : ETUDES EXPERIMENTALES

Chapitre IV : Réactifs et matériels utilisés

Chapitre V : Essais et résultats obtenus

Chapitre VI : Interprétation des résultats

Chapitre VII : Estimation des coûts

TROISIEME PARTIE : ETAT DE LIEU

Chapitre VIII : Généralités sur la pollution des eaux de surface

Chapitre IX : Environnement du lac Mandroseza

Chapitre X : Impacts de la pollution des eaux de surface

CONCLUSION

Annexes

Bibliographie

Webographie

Table des matières

iii

Liste des figures

Figure 1: Organigramme de la JIRAMA ....................................................................................................... 5

Figure 2: Organigramme du Département Eau ............................................................................................. 5

Figure 3: Décanteur Accelator..................................................................................................................... 13

Figure 4: Décanteur Pulsator ....................................................................................................................... 14

Figure 5: Décanteur Prat-daniel................................................................................................................... 14

Figure 6: Organigramme des diverses étapes .............................................................................................. 15

Figure 7: Schéma simplifié d’un bassin de filtration ................................................................................... 17

Figure 8: Particules colloïdales et potentiels ............................................................................................... 21

Figure 9: Coagulation-floculation ............................................................................................................... 22

Figure 10: Moringa drouhardii ................................................................................................................... 23

Figure 11: Solution de sulfate d’aluminium ................................................................................................ 28

Figure 12: Solution de chlorure ferrique ..................................................................................................... 29

Figure 13: Floculateur ................................................................................................................................. 31

Figure 14: Siphon ........................................................................................................................................ 31

Figure 15 : Schéma montrant l’utilisation du siphon .................................................................................. 31

Figure 16 : Courbe illustrant la variation de la turbidité en fonction de la dose du chlorure ferrique ........ 47

Figure 17: Courbe illustrant la variation de la turbidité en fonction du pH ................................................ 48

Figure 18: Courbe illustrant la variation de la turbidité en fonction de la dose du chlorure ferrique ......... 49

Figure 19: Courbe illustrant la variation de la turbidité en fonction du pH ................................................ 49


Figure 21: Courbe illustrant la variation de la turbidité en fonction de la dose de la chaux ....................... 51

Figure 22 : Courbe illustrant la variation de la turbidité en fonction du pH ............................................... 51

Figure 23: Courbe illustrant la variation de la turbidité en fonction de la dose du sulfate d’aluminium .... 53


Figure 25: Courbe illustrant la varation de la turbidité en fonction du pH.................................................. 54

Figure 26: Schéma montrant le transport des eaux usées ............................................................................ 73

Figure 27: Schéma illustrant le dégrillage ................................................................................................... 74

Figure 28: Schéma illustrant le déshuilage .................................................................................................. 74

Figure 29 : Schéma illustrant la décantation ............................................................................................... 75

Figure 30: Schéma illustrant le traitement biologique................................................................................ 75

Figure 31 : Schéma illustrant la clarification .............................................................................................. 75

Figure 32: Assainissement collectif provenant des fokontany aux alentours .............................................. 78

Figure 33: Toilette à fosse perdue ............................................................................................................... 78

Figure 34: Nouvelle usine de production d’électricité ................................................................................ 78

Figure 35: Partie marécageuse transformée en champ ................................................................................ 78

Figure 36: Dégradation de la zone, existence d’ordures ménagères ........................................................... 79

Figure 37: Rizières sur le bord du lac .......................................................................................................... 79

Figure 38 : Les lavandières ......................................................................................................................... 79

Figure 39 : Zone non cloturée ..................................................................................................................... 80

Figure 40: Canal pour le rejet des eaux résiduaires de la Jirama ................................................................ 80

Figure 41: Exemple de transfert de matière et d’énergie dans un écosystème lacustre .............................. 83

Figure 42: Exemple d’impact de la présence de polluant dans un lac ......................................................... 83

iv

Liste des tableaux

Tableau 1: Principales impuretés de l’eau .................................................................................................... 8

Tableau 2: Classes de turbidité usuelles ....................................................................................................... 9

Tableau 3: Récapitulation du processus de traitement de MI ..................................................................... 14

Tableau 4: Récapitulation du processus de traitement de MII ................................................................... 15

Tableau 5: Réactifs utilisés......................................................................................................................... 18

Tableau 6: Les étapes de l’agrégation ........................................................................................................ 20

Tableau 7: Coagulants organiques et minéreaux ........................................................................................ 23

Tableau 8: Floculants organiques et minéraux ........................................................................................... 24

Tableau 9: Paramètres et réactifs correspondants ...................................................................................... 29

Tableau 10: Définition des paramètres selon le lieu d’utilisation ............................................................. 35

Tableau 11: Essai sur l’utilisation de SA, SA+CH et FeCl3 ..................................................................... 37

Tableau 12: Essai sur l’utilisation de FeCl3 et FeCl3 + CH ..................................................................... 38

Tableau 13: Essai sur l’utilisation de SA + FeCl3 .................................................................................... 39

Tableau 14: Essai sur l’utilisation de SA+ FeCl3 avec nouvelle proportion............................................. 40

Tableau 15 : Essai sur l’utilisation de SA+ FeCl3 avec autre proportion .................................................. 40

Tableau 16: Essai sur l’utilisation de FeCl3 et FeCl3 + CH ...................................................................... 43

Tableau 17 : Essai sur l’utilisation de SA + FeCl3 avec proportion différente .......................................... 44

Tableau 18: Essai effectué pour la demande en chlore .............................................................................. 45

Tableau 19: Résultat des analyses physico-chimiques ............................................................................... 46

Tableau 20: Tableau comparatif entre les coagulants soulevant leurs avantages et inconvénients ............ 56

Tableau 21: Prix des divers produits avec leurs fournisseurs respectifs .................................................... 57

Tableau 22: Coût de la quantité de sulfate d’aluminium nécessaire ......................................................... 58

Tableau 23 : Evaluation de la quantité annuelle du sulfate d’aluminium................................................... 58

Tableau 24: Coût de la quantité de chaux nécessaire .............................................................................. 58

Tableau 25 : Evaluation de la quantité annuelle de la chaux ...................................................................... 59

Tableau 26 : Coût de la quantité d’hypochlorite de calcium nécessaire .................................................... 59

Tableau 27: Evaluation de la quantité annuelle de l’hypochlorite de calcium ........................................... 59

Tableau 28 : Coût total des produits utilisés pour traiter l’eau ................................................................... 59

Tableau 29: Prix des nouveaux produits utilisés avec leurs fournisseurs respectifs .................................. 60

Tableau 30 : Coût de la nouvelle quantité de sulfate d’aluminium nécessaire .......................................... 61

Tableau 31: Evaluation de la nouvelle quantité annuelle de sulfate d’aluminium ..................................... 61

Tableau 32 : Quantité de chlorure ferrique 40% nécessaire selon le volume d’eau à traiter ...................... 62

Tableau 33: Coût de la nouvelle quantité de chlorure ferrique nécessaire ................................................. 62

Tableau 34 : Evaluation de la nouvelle quantité annuelle de chlorure ferrique ........................................ 62

Tableau 35: Coût de la nouvelle quantité d’hypochlorite de calcium ........................................................ 63

Tableau 36 : Evaluation de la nouvelle quantité annuelle d’hypochlorite de calcium ............................... 63

Tableau 37: Coût total des nouveaux produits utilisés pour traiter l’eau ................................................... 63

Tableau 38: Dépense annuelle de la JIRAMA pour chaque groupe de produit utilisé ............................... 64

Tableau 39 : Impacts négatifs des polluants de l’eau sur la santé .............................................................. 84

v

Liste des annexes

Annexe I : Essais de floculation chimique de la JIRAMA …………………………………I

Annexe II : Norme de potabilité Malagasy…………………………………………………IV

Annexe III : Mode opératoire pour le dosage de chaque paramètre ……………………….VI

Annexe IV : Photographies de quelques appareils utilisés en laboratoire ...................…....XII

vi

Liste des abréviations

CA

DG

DGAA

DRH

DAF

Dappro

Dcom

DGAO

DEXO

DeqO

DGAE

DPTE

DDE

DEEL

SG

DACI

DCG

DIR

DERI

DCE

DCO

DT

DTA

Dplan

Dorga

DSI

CMS

CH

JIRAMA

SA

°f

EB

MES

MO

MI

MII

NET

NTU

pH

SEPCM

SPCI

TA

TAC

TH

TH Ca

TH Mg

Conseil d’Administration

Direction Générale

Direction Générale Adjoint Administratif Direction Ressources Humaines Direction Administrative et Financière Direction Approvisionnement Direction Commerciale

Direction Générale Adjoint Eau

Direction Exploitation Eau

Direction Equipement Eau

Direction Générale Adjoint Electricité

Direction Production Transport Electricité

Direction Distribution Electricité

Direction Equipement Electricité

Secrétariat Général

Direction Audit Contrôle Interne

Direction Contrôle Gestion

Direction Interrégionale

Direction Interrégionale d’Exploitation du Réseau Interconnecté

Direction Clientèle Electricité

Direction Clientèle Eau

Direction Travaux

Direction Technique d’Antananarivo

Direction planification

Direction Organisation

Direction Système Informatique

Centre Médico-Social

Chaux

Jiro sy Rano Malagasy

Sulfate d’aluminium

Degré français

Eau brute

Matières en suspension

Matières organiques

Mandroseza I

Mandroseza II

Noir Eriochrome T

Nephelometric Turbidity Unit

Potentiel d'hydrogène

Société d’Engrais et de Produits Chimiques de Madagascar

Société de Produits Chimiques Industriels

Titre Alcalimétrique

Titre Alcalimétrique Complet

Titre Hydrotimétrique ou dureté totale de l'eau

Titre Hydrotimétrique Calcique ou dureté calcique de l'eau

Titre Hydrotimétrique magnésien ou dureté magnésien de l'eau

Mémoire de fin d’études

RAMISASOA Tatamo Mihaja

1

INTRODUCTION

Depuis plusieurs siècles, l’eau a toujours été considérée comme l’un des éléments essentiels à

la vie sur terre. Elle est utilisée dans divers domaines pour différentes finalités bien distinctes.

Le traitement de minerai utilise beaucoup d’eau et affecte directement les cours d’eau et les

nappes. Chaque industrie consommatrice de l’eau doit avoir un programme de protection et de

préservation de ces ressources en eau.

De ce fait, pour que l’eau à traiter soit plus ou moins de bonne qualité, la protection des eaux

souterraines et de surface s’imposent.

L’importance des méthodes de traitement de l’eau destinée à la consommation humaine

s’avère toujours une des préoccupations des dirigeants d’un pays pour préserver la santé de sa

population.

Actuellement, la JIRAMA utilise du sulfate d’aluminium et de la chaux pour l’étape de

clarification de l’eau. Ces produits donnent un bon rendement de potabilisation de l’eau mais

ce résultat n’est pas un frein à de nouvelles recherches mettant à l’épreuve l’utilisation

d’autres produits pour des résultats intéressants.

C’est pourquoi nous avons pensé opportun le choix du thème : « Sulfate d’aluminium et

chlorure ferrique, coagulants dans le traitement des eaux ». Ce choix a été fixé dans les

intérêts suivants : préservation d’une meilleure qualité de l’eau traitée, optimisation des

procédés physico-chimiques, et mise en exécution de travaux de laboratoire pour tester

l’efficacité des deux sels métalliques trivalents mélangés pour l’étape de coagulation-

floculation.

Les analyses ont été faites au sein du laboratoire central de la JIRAMA Mandroseza.

La présente étude se divise en trois parties distinctes dont la première partie porte sur la

présentation de la société et l’aperçu général sur le traitement des eaux existant, la deuxième

partie qui est la base de notre recherche concerne les études expérimentales effectuées en

laboratoire et enfin la dernière partie se consacre sur l’état de lieu.



2

PREMIERE PARTIE :

Aperçu général sur la société

JIRAMA et le traitement de l’eau



3

Chapitre 1 : Présentation générale de la société JIRAMA

[13] [11] [10] [14]

I.1. Historique

La JIRAMA était, au début, une entreprise de production, de transport et de

distribution de l’énergie électrique pour ensuite entreprendre l’élévation, le stockage et la

distribution d’eau potable. Elle résulte de la fusion de la Société Malgache de l’Eau et de

l’Electricité (SMEE) et la Société d’Energie de Madagascar (SEM).

La production et la distribution d’eau et d’énergie a connu deux périodes bien distinctes : celle

d’avant et celle d’après la nationalisation de la société en 1975.

I.1.1. Période avant 1975

En 1905, une convention a été signée par le Général Gallieni attribuant à la Société

Civile d’Etat (SCE) le privilège d’adduction de l’eau et de l’éclairage public à Antananarivo.

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

en plus d’Antananarivo, ravitaille aussi les régions de Toamasina, Antsirabe, Fianarantsoa et

Diégo en électricité.

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

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

deux sociétés s’entraidaient mutuellement de sorte qu’à l’intérieur d’une ville, l’une

fournissait l’eau et l’autre l’électricité.

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

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

Plus tard, il a fusionné dans une nouvelle Société d’Intérêt Nationale de l’Eau et d’Electricité

(SINEE) la prise en charge de la totalité des emplois de la SMEE et de la SEEM.

I.1.2. Période après 1975

Le 29 Juin 1977, l’Etat a fusionné la SMEE et la SEM, et la Gérance Nationale de

l’Eau (GNE) au sein de la JIRAMA.

En 1983, le Ministère de l’Energie et des Mines signe un accord avec les bailleurs de fonds au



4

titre du projet ENERGIE I pour les grandes réalisations telle que : Andekaleka, Namorona et

les travaux d’équipements comme le bouclage Tana-Sud, le contrôle électrique de Volobe, le

renforcement en eau potable à Mandroseza.

En 1996, le Ministère de l’Energie et des Mines a signé un nouvel accord de fin de lancement

avec la Banque Mondiale pour assurer les projets d’investissements électriques pour les cinq

années à venir. Le projet ENERGIE II visera à l’amélioration des perspectives de croissance

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

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

En 2006, afin de procéder au financement du Projet de Redressement et de Restructuration du

secteur de l'Eau et de l'Electricité, la République de Madagascar a conclu un accord de prêt

avec l'Association Internationale de Développement.

I.2. Structure organisationnelle de la société

I.2.1. Organisation

La JIRAMA est une société anonyme de droit commun détenu entièrement par l’Etat

Malagasy. Elle est dirigée par un conseil d’administration auquel répond le Directeur Général.

Il est nommé par le Ministère chargé de l’Energie.

Le conseil d’Administration est composé des représentants de l’Etat, notamment des

Ministères tutelles et des représentants des employés. L’organisation de la JIRAMA reflète

ses deux grandes activités que sont l’approvisionnement en eau et en électricité.

I.2.2. Organigramme

Une organisation instaurée par la JIRAMA est représentée par l’organigramme ci-

dessous.



5

Figure n°1: Organigramme de la JIRAMA

La société JIRAMA a son organigramme, mais le Département Eau qui y est incorporé a

aussi son propre organigramme.

Figure n°2: Organigramme du Département Eau



6

I.3. Activités

L’activité principale de la JIRAMA consiste à effectuer sur toute l’étendue du

territoire Malgache, toutes les opérations relatives à la production, au transport, à la

distribution d’énergie électrique et à l’alimentation en eau potable.

I.3.1. Activité sur l’électricité

La production de l’électricité se présente sous deux formes :

Production hydraulique : installation d’un barrage sur les chutes d’eau qui permet de faire

tourner les alternateurs. Ces derniers transforment la puissance des chutes d’eau en

énergie électrique.

Production thermique : distribution d’électricité à l’aide d’un groupe électrogène dans les

régions qui n’ont pas de grandes chutes d’eau. Comme le cas d’Antsiranana, Mahajanga,

et Toliary.

I.3.2. Activité sur l’eau

Les eaux des chutes, les lacs ou les nappes souterraines sont stockées dans un bassin

avant de passer dans un centre de test. Ces eaux sont ensuite traitées avec des produits

chimiques tels que le sulfate d’aluminium, la chaux et l’hypochlorite de calcium pour les

rendre pure et potable.

Une fois cette phase terminée, l’eau sera distribuée aux consommateurs.



7

Chapitre 2 : Généralités sur le traitement des eaux

[6] [12] [18] [4] [10] [14] [9]

II.1. Généralités sur l’eau

II.1.1. Ressources naturelles

Les réserves disponibles d’eaux naturelles sont constituées des eaux souterraines

(infiltration, nappe), des eaux de surface retenues ou en écoulement (barrages, lacs, rivières)

et des eaux de mer.

II.1.1.1. Eau de surface

L’eau de surface englobe toutes les eaux circulantes ou stockées à la surface des

continents (rivières, lacs, étangs, barrages,…). La composition chimique des eaux de surface

dépend de la nature des terrains traversés par ces eaux durant leurs parcours dans l’ensemble

des bassins versants.

II.1.1.2. Eau souterraine

L’eau souterraine est l’origine de l’eau de surface, mais celle–ci est généralement

filtrée par l’action du sol et est donc souvent de bonne qualité microbiologique.

Du point de vue hydrogéologique les couches aquifères se divisent en :

nappes phréatiques ou alluviales : peu profondes et sont alimentées directement par

les précipitations pluvieuses ou les écoulements d’eau.

nappes captives : plus profondes que le premier et sont séparées de la surface par une

couche imperméable. L’alimentation de ces nappes est assurée par l’infiltration sur

leurs bordures.

II.1.1.3. Eaux de mers et océans

Les mers et les océans sont d’énormes réservoirs d’eau, elles représentent près de

97.4% du volume d’eau existant actuellement sur notre planète. Les eaux de mers sont

caractérisées par une grande salinité, ce qui rend leur utilisation difficile et le coût estimé pour

leur traitement très élevé.



8

II.1.2. Eau brute et eau potable

II.1.2.1.Eau bute

C’est l’eau à l’état naturel qui est constituée par diverses composantes telles que des

particules terreuses, des débris de végétaux et parfois aussi des animalcules s’y trouvent en

suspension.

Tableau 1 : Principales impuretés de l’eau

II.1.2.2. Eau potable

Une eau potable est une eau destinée à la consommation humaine ; on peut la boire

sans risque pour la santé. Résultant d’un traitement, elle répond à des normes

organoleptiques, physico-chimiques et bactériologiques fixées par un décret.

II.1.3. Paramètres de qualité des eaux

Au cours de ce paragraphe, nous allons décrire successivement les principales

caractéristiques organoleptiques et physico- chimiques des eaux naturelles.

II.1.3.1. Paramètres organoleptiques

Il s’agit de la saveur, de la couleur, de l’odeur et de la transparence de l’eau. Ils n’ont

pas de signification sanitaire mais leurs dégradations, peuvent indiquer une pollution ou un

dysfonctionnement des installations de traitement ou de distribution.

Types Natures et origines

Solide en suspension Des particules terreuses, des débris végétaux et animaux

Matières en émulsion Hydrocarbures, corps gras

Matières colloïdales Argiles, silices, composés organiques plus ou moins dégradés

Gaz dissout Gaz carbonique de décomposition des végétaux

Matières minérales

dissoutes

Roches solubilisées, rejets industriels et agricoles, gaz de l’air

Matières organiques

dissoutes

Animaux et végétaux en décomposition, pesticide

Organismes vivants

d’origines végétaux et

animaux

Animalcules, vers, insectes, algues



9

II.1.3.1.1. Turbidité

La turbidité est la mesure de l’aspect trouble de l’eau. C’est la réduction de la

transparence d’un liquide due à la présence de matières non dissoutes.

NTU< 5 Eau claire

10 < NTU < 20 Eau légèrement trouble

NTU> 20 Eau trouble

Tableau 2: Classes de turbidité usuelles

II.1.3.1.2. Couleur

Les eaux naturelles sont toujours plus ou moins colorées. Leur couleur varie du jaune

paille à peine perceptible au brun rougeâtre selon la nature et la concentration des matières

colorantes. Ces matières proviennent souvent de la dégradation de matières végétales.

II.1.3.1.3. Goût et odeur

La saveur et l’odeur anormales sont causées par la présence de matières organiques

dissoutes provenant de la décomposition des matières organiques végétales, de résidus

agricoles et de rejets urbains ou industriels.

II.1.3.2. Paramètres physico-chimiques

Ces paramètres font l'identité de base de l'eau. Ils sont essentiellement représentés par

les sels minéraux (calcium, sodium, potassium, magnésium, sulfate...) ou par des indicateurs

plus globaux comme la conductivité électrique qui permet d'avoir une idée de la salinité de

l'eau, et le titre alcalimétrique qui permet d'apprécier la concentration des carbonates et

bicarbonates dans l'eau.

II.1.3.2.1. Température

La température joue un rôle sur la solubilité des sels, dans la dissociation des sels

dissous donc sur la conductivité électrique et dans la détermination du pH pour la

connaissance de l’origine de l’eau.



10

II.1.3.2.2. Dureté

La dureté ou titre hydrotimétrique permet de mesurer la présence de sels de calcium et

de magnésium.

Dans une eau naturelle, on peut distinguer différents types de dureté:

dureté totale : somme des concentrations en calcium et magnésium

dureté calcique: concentration globale en calcium

dureté magnésienne : concentration globale en magnésium

II.1.3.2.3. pH

Le pH correspond à la concentration en ions d’hydrogène. Il mesure l’acidité ou la

basicité d’une eau.

Dans la détermination qualitative de l’eau, le pH joue un rôle primordial à la fois dans :

les propriétés physico-chimiques (acidité, agressivité)

l’efficacité de certains traitements (coagulation, chloration) ;

les processus biologiques dont certains exigent des limites très étroites des pH.

II.1.3.2.4. Alcalinité

L’alcalinité d’une eau correspond à sa capacité à réagir avec les ions hydrogène (H)

qui est due à la présence des ions hydrogénocarbonate (HCO3-), carbonate (CO3

-2) et

hydroxyde (OH -). Autrement dit, on est amené à considérer deux types d’alcalinité qui

correspondent à deux bornes de pH :

alcalinité au virage du rouge de méthyle : elle correspond à l’alcalinité totale au

pH de 4.5, ce qui revient à déterminer les ions HCO3-, CO3

-2 et OH

- .Cette alcalinité se

nomme également titre alcalimétrique complet TAC.

alcalinité au point de virage de la phénophtaléine (alcalinité composite) : elle

correspond à l’alcalinité entraînée par les ions OH- et à la moitié des ions CO3

-2. Cette

alcalinité composite est nulle pour une eau dont le pH est inférieur ou égal à 8.3. L’alcalinité

composite se nomme également titre alcalimétrique (TA).



11

II.1.3.2.5. Conductivité

La conductivité est liée à la concentration des substances dissoutes. Elle varie avec la

température. Une conductivité élevée traduit soit des pH anormaux, soit le plus souvent une

salinité élevée.

II.1.3.2.6. Sodium et potassium

Le sodium et le potassium les 6e et 7

e éléments les plus abondants à l’état naturel sont

en proportions très variables. Le potassium, beaucoup moins abondant que le sodium, et

rarement présent dans l’eau à des teneurs supérieurs à 20 mg/ l.

II.1.3.2.7. Chlorures

L’eau contient presque toujours des chlorures, mais en proportion très variable. Ainsi,

les eaux provenant des régions granitiques sont pauvres en chlorures, alors que les eaux des

régions sédimentaires en contiennent davantage.

II.1.3.2.8. Sulfates

Les eaux naturelles contiennent pratiquement des sulfates, en proportion très variable.

Leur présence résulte de la solubilité des sulfates de calcium des roches gypseuses et de

l’oxydation des sulfures répandus dans les roches (les pyrites par exemple).

II.1.3.3. Paramètres indésirables

Sont dites indésirables certaines substances qui peuvent créer soit un désagrément

pour le consommateur: goût et odeur (matières organiques, fer...), couleur (fer, manganèse...),

soit à caractère nocif (nitrates, fluor…).

II.1.3.3.1. Matières organiques

L’oxydabilité au permanganate de potassium (KMnO4) : Cette mesure renseigne sur la

concentration en matières organiques présentes dans une eau peu chargée .On utilise un

oxydant appelé permanganate de potassium (KMnO4).

Carbone organique totale (COT) : Le COT est défini comme la concentration en mg



12

de carbone/l d’échantillon, c’est une méthode directe pour mesurer la teneur en matières

organiques d’une eau.

La demande chimique en oxygène (DCO) : C’est une mesure de toutes les matières

organiques (ou presque) contenues dans les eaux naturelles ou usées, qu’elles soient

biodégradables ou non biodégradables.

La demande biochimique en oxygène (DBO5) :L’oxydation des composés organiques

biodégradables par les microorganismes entraîne une consommation d’oxygène ; le milieu

exerce donc une certaine demande biochimique d’oxygène. La mesure de cette DBO permet

d’évaluer le contenu d’une eau en matières organiques biodégradables et donc, dans une

certaine mesure, sa qualité ou son degré de pollution.

II.1.3.3.2. Azote

L’élément azote existe principalement sous forme ionique, à savoir NH4+, NO2

- et

NO3-. La pollution en ions NH4

+ existe principalement pour les eaux de surface.

II.1.3.4. Paramètres toxiques

Une pollution industrielle du captage ou une dégradation des réseaux de distribution

peut entraîner la présence d'éléments toxiques dans l'eau, dangereux pour la santé en cas de

consommation régulière. Les matières toxiques sont constituées de micropolluants minéraux

(métaux lourds : chrome, cadmium, nickel...) ainsi que de substances telles que les cyanures.

II.1.3.5. Paramètres bactériologiques

L’eau potable ne doit contenir aucun microorganisme pathogène et être exempte de toute

bactérie indiquant une pollution.

II.2. Traitement des eaux de Mandroseza

Avec les diverses pollutions et impuretés qui composent l’eau brute, celle-ci doit subir

des traitements avant la consommation.



13

II.2.1. Description de la station de Mandroseza

L’eau utilisée par la station de traitement de Mandroseza provient de la rivière d’Ikopa

et est captée par pompage vers le lac Mandroseza. Elle y est stockée. Ce lac s’étend sur une

superficie de 47ha avec une profondeur moyenne de 3m.

La station de traitement Mandroseza se divise en deux : la station Mandroseza I en activité

depuis 60ans et la station Mandroseza II créée en 1993 pour renforcer la première station.

II.2.1.1. Mandroseza I

La station de pompage est composée de neuf pompes. L’eau captée est tout de suite

refoulée vers les divers décanteurs : Accelator, Pulsator et Prat-daniel.

II.2.1.1.1.Décanteur Accelator

C’est un décanteur de forme circulaire. L’injection des produits se fait directement

dans le déversoir contenant l’eau brute. Le fond est mélangé par une turbine actionnée par un

groupe d’entrainement ou variateur de vitesse entrainé par un moteur électrique. Il a un débit

d’eau brute Q=1100m3/h.

Figure n°3 : Décanteur Accelator

II.2.1.1.2. Décanteurs Pulsator I et II :

Les décanteurs Pulsator I et II ont une forme rectangulaire et ont les débits respectifs

suivants Q1=1300 m3/h et Q2=1600m

3/h. Ces décanteurs ont chacun six bassins de décantation

et six bassins de filtration. Le Pulsator est un décanteur à lit de boue propulsé maintenu en

suspension par les pulsations créées par la cloche. L’eau à traiter traverse le lit de boue formé.



14

Figure n°4 : Décanteur Pulsator

II.2.1.1.3. Décanteur Prat-daniel

Le décanteur Prat-daniel est un décanteur vertical cylindrique à fond conique et à flux

vertical. Après addition de sulfate d’aluminium, l’eau brute dépourvue de matières organiques

remonte vers la surface, tandis que ces dernières devenues denses se déposent petit à petit vers

le fond. Ce décanteur a un débit Q= 800m3/h.

Figure n°5 : Décanteur Prat-daniel

Matériels Opération Réactifs Eau obtenue

Pulsator et

Accelator

Coagulation-

Floculation et

Décantation

Al2(SO4)3 10 à 12 g/m3

Ca(OH)2 2 g/m3

Eau décantée

Filtre à sable Filtration Eau filtrée

Citernes (1500m3) Désinfection et

neutralisation

Ca(ClO)2 2 g/m3

Ca(OH)2 2 g/m3

Eau potable

Tableau 3 : Récapitulation du processus de traitement de M I



15

II.2.1.2. Mandroseza II

C’est une nouvelle station créée pour renforcer la station Mandroseza I. Le captage se

fait au milieu du lac par une conduite de diamètre d=1500mm. Une station de pompage

composée de quatre pompes assure un débit d’eau brute Q=3000m3/h.

Matériels Opération Réactifs Eau obtenue

Filtre bicouche Coagulation-

Floculation et

Filtration

Al2(SO4)3 6 à 7 g/m3

Ca(OH)2 2 g/m3

Eau filtrée

Citernes (2250 m3) Désinfection et

neutralisation

Ca(ClO)2 2 g/m3

Ca(OH)2 2 g/m3

Eau potable

Tableau 4: Récapitulation du processus de traitement de M II

II.2.2. Processus de traitement

Le traitement de l’eau comporte généralement les étapes suivantes : le prétraitement et le

traitement proprement dit.

Figure n°6 : Organigramme des diverses étapes

Eau brute (lac)

Captage, dégrillage, tamisage

Coagulation-floculation

Décantation

Filtration

Neutralisation

Stérilisation

Eau potable

PRETRAITEMENT

TRAITEMENT Ca(OH)2

Ca(ClO)2

Al2 (SO4)3 +Ca (OH) 2



16

II.2.2.1. Prétraitement

II.2.2.1.1. Captage

Après avoir capté l’eau provenant d’une rivière, pour un stockage en sécurité, celle-ci

arrive dans le lac. Ce lieu de stockage rend possible une décantation naturelle. Dans le lac, on

effectue un captage d’eau de surface.

II.2.2.1.2. Dégrillage

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

susceptibles de boucher les différentes unités de traitement. Ceci permet également de

séparer et d'évacuer facilement les matières volumineuses charriées par l'eau brute, qui

pourraient nuire à l'efficacité des traitements suivants, ou en compliquer l'exécution.

.II.2.2.1.3. Pré-chloration

La pré-chloration en tête de l’installation permet la stérilisation des décanteurs, filtres,

conduites, ainsi elle améliore le goût et élimine la mauvaise odeur. Il s’agit d’un prétraitement

par l’hypochlorite de calcium effectué une fois par semaine.

II.2.2.2. Traitement

Il comporte trois grandes phases : la clarification, la neutralisation et la stérilisation.

II.2.2.2.1.Clarification

La clarification permet l’élimination des matières en suspension d’origine animale ou

végétale par le phénomène de décantation et de filtration.

Décantation :

C’est un processus qui consiste à permettre aux impuretés contenues dans l’eau en occurrence

les matières boueuses de se détacher de l’eau. Ceci dépend de la dimension et de la densité

des particules. Pour faciliter la décantation, des produits sont utilisés pour permettre la

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

floculation.



17

o La coagulation : c’est un traitement chimique pour déstabiliser les colloïdes par

addition de réactifs chimiques en vue d’un mécanisme d’agrégation ou d’adsorption

déchargeant les colloïdes généralement électronégatifs et donnant naissance à un

précipité.

o La floculation : c’est l’ensemble des phénomènes physico-chimiques menant à

l'agrégation des particules déstabilisées pour former des flocons ou « flocs ».

Filtration :

Après la décantation, l’eau passe à travers les masses filtrantes qui sont des anthracites et/ou

du sable fin pour être séparée des flocs non décantables : c’est l’opération de filtration.

On distingue deux types de filtres :

Filtre monocouche : il ne contient qu’une seule masse filtrante qui est le sable. La

granulométrie du sable est entre 0.8mm et 1.5mm .Ce type de filtre est utilisé pour les

stations Pulsator et Accelator.

50cm

1m

20cm

Figure n°7: Schéma simplifié d’un bassin de filtration

Filtre bicouche : celui-ci a 2 couches de masses filtrantes dont 40% d’anthracite et

60% de sable. La granulométrie du sable est entre 1.5mm et 2mm. Il est utilisé par la

station Prat-daniel et Mandroseza II.

II.2.2.2.2. Neutralisation

Après analyse, l’eau filtrée est toujours acide, c’est-à dire à caractères agressifs qui

entraînent la corrosivité des matériaux ferreux (conduites par exemple). Signalons que ce

caractère est nuisible à la santé. C’est pourquoi on a toujours besoin d’une correction de pH

Eau décantée

Sable fin (0.8 à 1.5 mm)

Semelle sable (2mm à 3mm)

Dalle perforée

Eau filtrée



18

avant la distribution. Le pH doit avoisiner le pH neutre. A pH très élevé, il y aura formation

des tartres qui peuvent boucher les tuyauteries.

Le produit utilisé est l’eau de chaux saturée, obtenue à partir de la dilution de chaux qu’on

laisse se décanter pour avoir une eau de chaux limpide.

II.2.2.2.3. Stérilisation

Après filtration et neutralisation, on obtient une eau limpide et claire mais elle n’est

pas encore potable parce qu’elle contient encore des germes pathogènes. Il faut donc la

stériliser. Il s’agit ici d’une stérilisation en aval par l’hypochlorite de calcium (Ca (ClO) 2).

Ce n’est seulement qu’après toutes ces phases que l’eau peut être qualifiée de potable. Elle est

alors prête à être stockée dans les citernes puis refouler vers les stations de pompage, qui vont

à leur tour la répartir dans chaque secteur de la ville.

Tableau 5: Réactifs utilisés

Nom Rôle Utilisation


Al2(SO4)3

Coagulant Coagulation

Chaux

Ca(OH)2

Adjuvant de floculation

Déferrisant

Neutralisant

Correcteur

Floculation

Neutralisation

Déferrisation

Neutralisation

Correction

Hypochlorite de

Calcium

Ca(ClO)2

Oxydant puissant Oxydation



19

Chapitre 3 : Description détaillée du processus de coagulation-

floculation

[6] [3] [16] [21] [22] [23]

III.1. Coagulation-floculation

En tant que processus unitaire du traitement des eaux, la coagulation résulte de l’addition

de réactifs chimiques dans des dispersions aqueuses, afin d’assembler en agrégats plus gros,

les fines particules. Ces nouveaux agrégats peuvent être éliminés, après floculation, par des

procédés tels que la décantation ou la filtration. La floculation est considérée, ici, comme

processus distinct qui a lieu en fin de coagulation. Elle consiste à favoriser la croissance de

flocs macroscopiques, avec ou sans utilisation d’additifs tels que les adjuvants de floculation.

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.1.1. Définition

Le mot coagulation vient du latin coagulare qui signifie « agglomérer ». La couleur et

la turbidité d’une eau de surface sont dues à la présence de particules de très faible diamètre :

les colloïdes. La coagulation et la floculation sont les processus qui permettent leur

élimination.

La coagulation consiste à les déstabiliser. Il s’agit de neutraliser leurs charges électrostatiques

de répulsion pour permettre leur rencontre par addition d’un réactif chimique, le coagulant.

La floculation est l’agglomération de ces particules déchargées en micro- floc, puis en flocons

volumineux et décantables. Cette floculation peut être améliorée par l’ajout d’un autre réactif:

le floculant ou adjuvant de floculation.

Deux phénomènes de transport régissent la floculation:

La floculation péricinétique liée à la diffusion brownienne (agitation thermique)

La floculation orthocinétique est liée à l’énergie dissipée. L’efficacité de cette

floculation permet d’obtenir le floc volumineux séparable qui est donnée dans la pratique par

le gradient de vitesse G correspondant au régime turbulent.



20

Stade Phénomène Terminologie

Ajout du coagulant Réaction avec l’eau : ionisation, hydrolyse,

polymérisation

Hydrolyse

Déstabilisation Compression de la double couche électrique

Adsorption spécifique d’ions du coagulant

à la surface de la particule

Inclusion du colloïde dans un précipité

d’hydroxyde

Liaison inter- particulaire par des espèces

polymériques du coagulant

Coagulation

Transport de la

particule (contact

entre les particules)

Mouvement brownien

Energie dissipée (gradient de

vitesse)

Floculation péricinétique

Floculation orthocinétique

Tableau 6: Les étapes de l’agrégation

III.1.2. Solutions colloïdales

III.1.2.1.Généralité

Les systèmes colloïdaux sont définis comme étant des dispersions de particules de

dimensions moyennes comprises entre 0.001 et 1μm et de faible vitesse de sédimentation. Ces

produits peuvent être d’origine minérale (sables, limons, argiles, ...) ou organique (produits de

la décomposition des matières végétales ou animales, acides humiques). Ces substances sont

responsables, en particulier, de la turbidité et de la couleur.

III.1.2.2. Structure de colloïdes

Pour expliquer la grande stabilité des colloïdes, on fera appel à la théorie de la double

couche électrique émise en 1879 par HOLMOLTZ et développée ensuite par plusieurs

chercheurs dont HUCKEL, STERN et GOUY. Elle se résume ainsi : dans une eau de surface,

les colloïdes portent des charges négatives situées à leur surface. Ces charges négatives

attirent les ions positifs en solution dans l'eau. Ceux-ci sont étroitement collés au colloïde et

forment la couche liée ou de STERN (couche fixe), qui attire à son tour des anions

accompagnés d’une faible quantité de cations : c'est la couche diffuse ou de GOUY (couche

mobile). Il y a donc formation d’une double couche ionique, l'une accompagnant la particule

lors de ces déplacements, l'autre se déplaçant indépendamment ou avec un certain retard.



21

Figure n°8 : Particules colloïdales et potentiels

III.1.2.3. Déstabilisation des colloïdes

Facteurs de déstabilisation :

Forces d’attraction inter- particulaires :

D’après les théories de Van Der Waals, il existe, entre les atomes ou molécules

constituant la matière des forces attractives dites de cohésion. Cependant, ce sont des forces

qui ne sont prépondérantes qu’à très faible distance, dès lors, la double couche rend très

improbable la manifestation de telles forces.

Ce n’est qu’après destruction de la double couche que les particules peuvent se rapprocher

suffisamment pour que les forces d’attraction deviennent prépondérantes et permettent ainsi

leur agglomération.

Facteurs de déstabilisation :

L’addition d’une substance capable de se fixer simultanément sur deux particules

colloïdales permet l’agglomération de celles-ci. Ceci peut être réalisé grâce :

- à l’addition de substances macromoléculaires solubles à chaîne linéaire, qui est absorbé à la

surface des particules qu’elles relient entre elles par des « ponts » matériels.

- à l’adjonction de sels minéraux, dont l’hydrolyse se traduit par la formation d’un précipité

floconneux, capable d’absorber et de piéger les particules avec lesquels ils entrent en contact.

Le potentiel Zêta :

C’est un potentiel caractéristique des forces répulsives entre particules. Dans l'eau



22

brute, les colloïdes sont généralement chargés négativement et se repoussent mutuellement.

Afin de neutraliser cette charge superficielle négative, on ajoute des cations qui forment une

couche autour du colloïde favorisant le rapprochement des particules. Pour mesurer la

puissance de charge de la particule, on utilise un Zétamètre.

Théoriquement, la coagulation se produit à l'annulation de ce potentiel, ce qui correspond à

une complète neutralisation de charge. Mais, en pratique, il suffit que ce potentiel soit

légèrement négatif.

Le processus de coagulation -floculation est donc un processus permettant l’élimination de la

turbidité, de matières en suspension, de la couleur et de la dureté.

Figure n°9 : Coagulation - floculation

III.2. Coagulants et floculants

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

ions trivalents sont dix fois plus efficaces que les ions divalents. C’est pourquoi, les sels

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

III.2.1. Choix du coagulant :

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

inoffensifs et permettre une coagulation - floculation efficace.



23

III.2.2. Différents types de coagulants-floculants utilisés

III.2.2.1. Coagulants

Coagulants minéraux Coagulants organiques

Sels métalliques simples

Chlorure ferrique (FeCl3, 6H2O)

Sulfate d’aluminium (Al2(SO4)3, 18 H20)

Sulfate ferrique (Fe2(SO4)3, 9H2O)

Sulfate ferreux (FeSO4, 7H2O)

Aluminate de sodium : NaAlO2

Sels métalliques polymérisés

Polychlorure basique d’aluminium (PCBA)

Polycholorosulfates basiques d’aluminium

PolyAluminium Chloride (PAC):

Aln(OH)mCl3n-m

PolyAluminium Sulphate Chloride (PACS):

Aln(OH)m (SO4)3 Cl3n-m-2x

Epichlorhydrine diméthylamine (EpiDMA)

Polychlorure de diallyldiméthyl ammomium

(polyDADMAC)

Résines mélamines formaldéhydes

Moringa Oleifera

Tableau 7: Coagulants organiques et minéraux

EpiDMA

Ce produit est préconisé pour le traitement d’une eau peu turbide.

PolyDADMAC

Il est recommandé pour le traitement des eaux turbides et/ ou chargées en algues.

Moringa Oleifera

Le Moringasp, est une espèce d'arbres tropicaux dont une variété, Moringa oleifera

famille Moringaceae est largement cultivée au Kenya pour ces nombreuses applications.

Le moringa drouhardii (variété de baobab) est aperçu au Sud et Sud-ouest de Madagascar.

Figure n°10 : Moringa drouhardii



24

Pour obtenir la solution coagulante, il suffit de :

broyer les graines de Moringa Oleifera séchées afin de les réduire en poudre

diluer la poudre dans l'eau

mélanger pendant 30 minutes à 20°C

préfiltrer puis filtrer à 0,45 µm.

III.2.2.2. Floculants

Floculants minéraux Floculants organiques

Silice activée (polymère anionique

linéaire)

Bentonite

Origine naturelle

Acide alginique

Alginate de sodium

Origine synthétique : Polyélectrolytes anioniques,

cationiques ou non anionique, à très haute masse

molaire (Polyacrylates, polyacrylamides,

polyamines,…)

Tableau 8: Floculants organiques et minéraux

III.2.3. Comparaison entre coagulants organiques et minéraux

III.2.3.1. Production de boue

Le mode d'action des coagulants minéraux entraîne la production d'hydroxyde

métallique formant une boue volumineuse. Par exemple, pour 1 gramme de sulfate

d'aluminium utilisé, on génère 0,456 gramme d'hydroxyde d'aluminium.

A l'opposé, les coagulants organiques ne génèrent aucune boue exogène. Ceci est très

important compte tenu du coût de la déshydratation et de la destruction des boues.

III.2.3.2. Durée de vie des filtres à sable

L'utilisation des coagulants organiques en filtration directe permet :

- de réduire la quantité de boue à traiter

- de changer la nature du floc et de le rendre plus filtrable



25

III.2.3.3. Neutralisation du pH

L'emploi des coagulants minéraux nécessite généralement une neutralisation avec de la

soude ou de la chaux.

Celle-ci peut être considérablement réduite, voire éliminée, lorsque les coagulants organiques

sont utilisés. De plus, il est souvent nécessaire de travailler avec un pH précis et constant avec

les coagulants minéraux alors que les coagulants organiques sont beaucoup moins sensibles

au pH.

III.2.3.4. Résiduel en fer ou aluminium

L'emploi de coagulants organiques permet la réduction des teneurs résiduelles en fer

ou en aluminium. Dans certains cas, c'est la seule solution pour obtenir un rejet conforme aux

réglementations.



26

DEUXIEME PARTIE :

Etudes expérimentales



27

Chapitre 4 : Réactifs et matériels utilisés

[6] [12]

IV.1. Réactifs utilisés

Durant les essais de traitement de l’eau brute de surface du lac Mandroseza effectués

au laboratoire central, on a fait appel à plusieurs réactifs que ce soit lors du traitement ou lors

des diverses analyses.

IV.1.1. Réactifs utilisés lors du traitement

IV.1.1.1. Sulfate d’aluminium

Le sulfate d’aluminium est la référence en matière de traitement des eaux de boisson

dans le monde entier. Il est parmi les coagulants efficaces; il est relativement sans danger à

manipuler et de coût modéré. Il présente peu de risque d’exposition à des substances

chimiques toxiques. On l'appelle parfois de manière incorrecte l'alun.

Propriétés chimiques

Le sulfate d'aluminium est formé par la combinaison de deux cations aluminium (Al3+

) et de

trois anions sulfate (SO42-

).

Il a donc pour formule brute: Al2(SO4)3

Sa masse molaire est égale à 342.151 g/mol

Propriétés physiques

Il est sous forme de cristaux blancs.

Sa solubilité dans l’eau est réalisée à 20 °C : 36,4g/100 ml

Il est insoluble dans l’éthanol

Sa masse volumique est égale à 2.71g.cm-3

Il ne possède pas de point d’ébullition

Sa densité est de 1.61 g/ml

Une solution mère de 10g/l est préparée par dissolution du sulfate d’aluminium dans de l’eau

distillée.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Cation

https://fr.wikipedia.org/wiki/Aluminium

https://fr.wikipedia.org/wiki/Anion

https://fr.wikipedia.org/wiki/Sulfate



28

Figure n°11 : Solution de sulfate d’aluminium

IV.1.1.2. Chlorure ferrique

Les sels de fer tel que le chlorure ferrique sont généralement plus coûteux que le

sulfate d’aluminium, ce qui explique leur emploi plus restreint. Par contre, ils se révèlent plus

efficaces comme coagulants quant à l’abattement des substances humiques.

Une solution mère de 10g/l est préparée par dissolution des pastilles de chlorure ferrique

dans de l’eau distillée.

Propriétés chimiques

Le chlorure de fer(III), également appelé chlorure ferrique ou perchlorure de fer, est

un sel de fer de formule chimique FeCl3.

Sa masse molaire est de 162.2 g/ mol

Propriétés physiques

Sa solubilité dans l’eau est atteinte à 20°C :920 g/l

Il est très soluble dans le méthanol et l’éther

Sa masse volumique est égale à 2.80 g.cm-3

Son point d’ébullition est à 315°C

Sa densité est de 2.90 g/cm³



29

Figure n° 12: Solution de chlorure ferrique

IV.1.1.3. Chaux

Une solution mère de 2g/l est préparée par dissolution de la poudre de chaux dans de l’eau

distillée.

IV.1.1.4. Hypochlorite de calcium

Une solution mère de 1g/l est préparée par dissolution de la poudre d’hypochlorite de calcium

dans de l’eau distillée. La dissolution de celle-ci prend un peu plus de temps, environ 1/2h.

IV.1.2. Réactifs utilisés lors des analyses

Chaque paramètre à analyser a ses propres réactifs.

Paramètres Réactifs Virage

TH Indicateur : NET

Solution tampon : Tampon TH

Solution titrante : EDTA N/50

Rouge au

Bleu

THCa Indicateur : Patton et Reeder

Solution tampon : NaOH 3N

Solution titrante : EDTA N/50

Rouge au

Bleu

TAC Indicateur : Hélianthine

Solution titrante : H2SO4 N/50

Jaune au jaune

orangé



30

MO Tampon : Bicarbonate de sodium

(NaHCO3)

Oxydant : KMnO4 N/80

Tampon : H2SO4

Réducteur : Sel de Mohr

Solution titrante : KMnO4 N/80

Incolore au

Rose

Cl- Indicateur : Chromate (K2CrO4)

Solution titrante : Nitrate

d’argent(AgNO3)N/10

Jaune au Rouge

brique

Fer Réducteur : Dithionite de sodium

Complexant : Diméthylglyoxime

Indicateur : Ammoniaque

rose

Sulfates Tampon : HCl

Réactifs : BaCl2

Précipité blanc

Nitrites Tampon : Acide phosphorique

Réactifs : Réactif coloré

rose

Nitrates Tampon : NaOH, tampon concentré

Réactifs : Réactif coloré

rose

Ammonium Tampon : Citrate de sodium, eau de javel

Catalyseur : Sodium nitroprussiate

Réactifs : Phénol

bleu

Tableau 9 : Paramètres et réactifs correspondants



31

IV.2. Matériels utilisés

IV.2.1. Matériels utilisés durant les essais

IV.2.1.1. Floculateur

C’est un appareil que l’on utilise lors du jar test.

Figure n° 13: Floculateur

IV.2.1.2. Siphon

C’est un outil nécessaire pour siphonner l’eau c’est-à-dire extraire une certaine

quantité d’eau décantée pour pouvoir procéder aux diverses analyses.

Figure n° 14: Siphon Figure n° 15: Schéma montrant l’utilisation du siphon



32

IV.2.2. Matériels utilisés durant les analyses

Durant les analyses effectuées, on procède :

aux mesures des paramètres physico-chimiques: utilisant des appareils de

mesure électronique comme :

le pH-mètre ou l’ionomètre

le conductimètre ;

le turbidimètre ;

aux analyses volumétriques : nécessitant l’utilisation de différents réactifs

chimiques (solutions tampons, solutions titrantes et des indicateurs colorés)

pour les mesures de :

teneur en ions calcium Ca2+

et magnésium Mg2+

ou titre hydrométrique

de l’eau (indicateur de la dureté de l’eau) ;

dosage des chlorures Cl-;

titre alcalimétrique (identification des sels alcalins : HCO3-

, CO32-

, OH-

responsable de la basicité de l’eau) ;

oxydabilité au permanganate de potassium (dosage des matières

organiques présentes dans l’eau en milieu basique et à chaud)

et aux analyses colorimétriques : nécessitant l’utilisation de réactifs chimiques

et aussi d’appareils de mesures comme le comparateur hydrocure et le

spectrophotomètre d’absorption moléculaire pour la mesure des concentrations

des différents anions contenus dans l’eau comme :

le fer total Fe2+

, Fe3+

;

les sulfates SO42-

;

les nitrites NO2-;

les nitrates NO3-;

les phosphates PO43-

;

l’azote ammoniacal NH4+

;



33

Le mode opératoire pour les diverses analyses est rapporté dans l’annexe III.

Pour bien réaliser les différentes analyses de l’eau brute, divers matériels sont utilisés pour

procéder à différentes mesures, tels que :

IV.2.2.1. Mesure du pH

Elle est réalisée par un pH-mètre numérique modèle CG 840 muni d’une électrode en

verre contenant une solution de KCl de concentration de 3,5M ou à l’aide d’un Ionomètre

modèle HANNA instrument HI 4222 muni de 2 électrodes l’une en verre contenant une

solution de KCl et l’autre en plomb.

IV.2.2.2. Mesure de la conductivité

La mesure de la conductivité est effectuée à l’aide d’un conductimètre modèle LF 538.

Cet appareil permet de mesurer en même temps la conductivité en µS/cm (micro siemens par

cm), la température en °C (degré Celsius) et la minéralisation de l’eau en mg/l (milligramme

par litre).

IV.2.2.3. Mesure de la turbidité

La turbidité des échantillons est mesurée à partir d’un turbidimètre digital modèle 2100P

HACH. La turbidité nous renseigne sur l’aspect de l’eau à analyser. On peut classifier l’aspect

de l’eau comme suit:

Limpide ;

Claire ;

Trouble.

L’unité de mesure utilisée est le NTU ou le Nephelometric Turbidity Unit.

Les photographies des appareils cités ci-dessus sont dans l’annexe IV.



34

Chapitre 5 : Essais et résultats obtenus

V.1. Essais

V.1.1. Description simple du jar test

Lors des essais en laboratoire, on a fait appel au jar test c’est-à-dire que tous les essais

ont été conduits dans un floculateur de laboratoire avec six agitateurs et six béchers de

1000ml. L’eau à traiter est mise dans chaque bécher. L’agitation rapide est réalisée à 100

tr/mn ; au temps zéro, on ajoute les doses prédéterminées de solution coagulante de façon

identique dans chacun des béchers. La phase d’agitation rapide dure toujours deux minutes.

Les deux minutes d’agitation rapide sont suivies de 20 minutes d’agitation lente à 40tr/mn.

Après décantation pendant 30 minutes, on prélève une quantité d’eau décantée pour

l’analyser.

Ici nous allons nous fixer sur la recherche de la dose optimale du sulfate d’aluminium et du

chlorure ferrique ainsi que le pH de la coagulation optimale.

V.1.2. Demande en chlore

La dose d’hypochlorite de calcium nécessaire pour avoir une désinfection suffisante

est déterminée par la méthode au « Break Point ».

V.1.2.1. Principe

La méthode consiste à ajouter à un même volume d’eau des doses croissantes

d’hypochlorite de calcium. Le taux de chlore résiduel mesuré au bout d’un temps donné en

fonction de la dose ajoutée passe par un minimum appelé Break Point avant d’augmenter

régulièrement. Le taux de chlore optimal sera supérieur à ce taux minimal.

V.1.2.2. Réactifs

_ Hypochlorite de calcium 2g/l

_ Orthotolidine

V.1.2.3. Matériels

_ 6 récipients (Béchers de 1l, 500ml ou 250ml)

_ Pipettes de 1 ml ou 2 ml

_ Comparateur Hydrocure



35

_ Plaquette chlore libre 0,1 à 2 mg/l

V.1.2.4. Mode opératoire

_ Dans une série de 6 récipients d’un volume donné. Introduire V en ml d’eau à

désinfecter.

_ Ajouter dans chacun d’eux à l’aide d’une pipette des quantités croissantes

d’hypochlorite de calcium.

_ Agiter et couvrir chaque récipient d’une feuille de papier. Laisser en contact 30 mn.

_ Agiter au milieu et à la fin de l’expérience.

_ Mesurer le chlore résiduel dans les 6 Béchers.

V.1.3. Formule de traitement

La formule de traitement employée au sein de l’usine est:

Q × t ₌C × D

Q : débit de l’eau à traiter

C : concentration de la solution dans le bac de réactif

D: débit du distributeur de produit (pourcentage d’ouverture du vernier de la pompe

doseuse)

t : taux de traitement (d’après un essai de floculation ou jar-test au laboratoire)

Les taux des produits utilisés varient en fonction du changement de la turbidité de l’eau brute

à traiter.

En laboratoire Sur ouvrage

Q [l] : Volume d’eau à traiter

t [mg/l] : Taux de traitement

C [g/l] : Concentration du produit de

traitement

D [ml] : Prise

Q [m3/h] : Débit d’eau à traiter

t [g/m3] : Taux de traitement

C [g/l] : Concentration du produit de

traitement

D [l/h] : Débit de la pompe doseuse

Tableau 10 : Définition des paramètres selon le lieu d’utilisation



36

V.1.4. Essais effectués

Au sein du laboratoire central, nous avons procédé aux différents essais suivants :

Essai n°1 : Nous avons gardé le taux utilisé par l’usine Mandroseza I,

tSA= 12 mg/l et tCH= 1/6 de SA ou 1/5 de SA. On a cherché à vérifier le taux optimal de la

chaux par rapport au sulfate d’aluminium. Cet essai a aussi été réalisé dans le but d’avoir des

valeurs de référence.

En plus de l’utilisation du sulfate d’aluminium et de la chaux dans les 3 premiers Béchers,

parallèlement, nous avons expérimenté les 3 autres récipients avec du chlorure ferrique.

Les réactions chimiques dégagées par ce premier essai sont :

Sulfate d’aluminium :

Al2 (SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 3 CaSO4 + 2 Al(OH)3 + 6 CO2

Sulfate d’aluminium et chaux :

Al2 (SO4)3 + 3 Ca(OH)2 3 CaSO4 + 2 Al(OH)3

Chlorure ferrique :

2 FeCl3 + 3 Ca(HCO3)2 3 CaCl2 + 2 Fe(OH)3 + 6 CO2

Essai n°2 : Cette fois-ci, nous avons continué avec différentes doses de

chlorure ferrique, et nous avons ajouté simultanément différentes proportions de chaux aux 3

autres béchers avec les mêmes quantités de chlorure ferrique.

La réaction chimique dégagée par ce deuxième essai est :

Chlorure ferrique et chaux :

2 FeCl3 + 3 Ca(OH)2 3 CaCl2 + 2 Fe(OH)3

Essai n°3 : Dans ce prochain essai, nous avons mélangé du sulfate

d’aluminium et du chlorure ferrique en introduisant des doses croissantes de chacun des

deux produits. Et l’on a aussi testé la réaction de la chaux avec le sulfate d’aluminium et le

chlorure ferrique.

A noter que la quantité du chlorure ferrique que nous avons utilisé a été considérée en

fonction du sulfate d’aluminium, car nous nous sommes référés au premier essai relatif à la

chaux.



37

Les réactions chimiques dégagées par cet essai sont :

Sulfate d’aluminium et chlorure ferrique :

Al2 (SO4)3 + 2 FeCl3 + 6 Ca(HCO3)2 3 CaSO4 + 3 CaCl2 + 2 Al(OH)3 +

2 Fe(OH)3 + 12 CO2

Sulfate d’aluminium, chlorure ferrique et chaux :

Al2 (SO4)3 + 2 FeCl3 + 6 Ca(OH)2 3 CaSO4 + 3 CaCl2 + 2 Al(OH)3 +

2 Fe(OH)3

Essai n°4 : Pour ce dernier essai, nous avons encore expérimenté le

mélange de sulfate d’aluminium et de chlorure ferrique avec de nouvelles doses étant donné

que les essais effectués auparavant n’ont pas permis d’obtenir un meilleur résultat.

Pour chaque essai, nous avons suivi minutieusement et noté tous les changements relatifs aux

aspects des flocs et de l’eau à traiter.

V.2. Résultats

Pour chaque essai, le paramètre de référence considéré comme témoin essentiel est la

turbidité.

Après avoir suivi les directives du mode opératoire du jar test et des diverses analyses, on a

obtenu les résultats suivants :

V.2.1. Expression du résultat des essais

Essai n°1

Date de prélèvement : 17/04/13

Origine: Lac Mandroseza

Utilisation de l’échantillon : essai jar test en laboratoire

Béchers EB 1

(SA)

2

(SA+CH)

(1/6)

3

(SA+CH)

(1/5)

4

(FeCl3)

5

(FeCl3)

6

(FeCl3)

Taux (mg /l) 12 12 ; 2 12 ; 2.4 4 6 8

Prise (ml) 1.2 1.2 ; 1 1.2 ; 1.2 0.4 0.6 0.8

Turbidité(ED)

(NTU)

8.64 1.96 1.83 2.38 5.72 2.42 1.71

pH 7.04 6.77 6.84 6.86 6.95 6.93 6.84



38

Fer (mg /l) 0.21 0.08 0.07 0.11 0.08 0.08 0.09

MO (mg /l) 1 0.9 0.5

0.65 0.45 0.5 0.6

Conductivité

(µS /cm)

34.4 36 39.9 41.2 33.7 35.1 35.2

Minéralisation

(mg/l)

31 32 37 37 31 32 32

Température

(°C)

21.6 20.7 20.7 20.8 20.9 20.8 20.9

Couleur de

l’eau au

départ

Incolore Incolore jaunâtre Légèrement

Jaunâtre

Légèrement

Jaunâtre

Légèrement

Jaunâtre

Légèrement

jaunâtre

Temps

d’apparition

des flocs

3mn 3mn 3mn 2mn 1mn 1mn

Aspect des

flocs

Petit

Moyen

Petit

Gros

Petit

Gros

Petit

Moyen

Moyen

Gros

gros

très gros

Couleur des

flocs

Jaune Jaune Jaune Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Vitesse de

décantation

15mn 10mn 10mn 17mn 1mn Moins

d’1mn

Cohésion de

boue

Sans Moyenne Moyenne Sans Grande Grande

Couleur de

l’eau

siphonnée

Claire Claire Claire Légèrement

Jaunâtre

+ou- claire claire

Tableau 11 : Essai sur l’utilisation de SA, SA+CH et FeCl3

Observation : Après 10 mn dans le floculateur avec une vitesse de 40 tr/mn, l’aspect des

flocs change.

Essai n°2 :

Béchers 1

(FeCl3)

2

(FeCl3+CH)

(1/5)

3

(FeCl3)

4

(FeCl3+CH)

(1/5)

5

(FeCl3)

6

(FeCl3+CH)

(1/5)

Taux (mg /l) 10 10 ; 2 11 11 ; 2.2 12 12 ; 2.4

Prise (ml) 1 1 ; 1 1.1 1.1 ; 1.1 1.2 1.2 ; 1.2

Turbidité(ED)

(NTU)

1.99 2.38 1.70 1.83 1.39 1.70

pH 6.76 6.90 6.75 6.85 6.67 6.82

Fer (mg /l) 0.04 0.05 0.03 0.07 0.10 0.09



39

MO (mg /l) 0.6 0.75 0.8 0.95 0.35 0.7

Conductivité

(µS /cm)

36.9 40.9 37.6 42.8 36.3 42

Minéralisation

(mg/l)

33 37 34 39 33 38

Température

(°C)

21 20.9 20.9 21 21 21.2

Couleur de

l’eau au

départ

+ou-

claire

Légèrement

Jaunâtre

Légèrement

Jaunâtre

Légèrement

Jaunâtre

Légèrement

Jaunâtre

Légèrement

Jaunâtre

Temps

d’apparition

des flocs


Aspect des

flocs

Moyen Moyen Gros Gros Petit Moyen

Couleur des

flocs

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Vitesse de

décantation

1mn30 1mn 1mn Moinsd’1mn 1mn30 1mn

Cohésion de

boue

Grande Grande Grande Petite Petite Moyenne

Tableau 12 : Essai sur l’utilisation de FeCl3et FeCl3+CH

Observation : Après 12 mn, les flocs deviennent de plus en plus gros.

Essai n°3 : SA + FeCl3

Date de prélèvement : 18/04/13

Premier essai avec ce mélange :

Béchers n°

(proportion)

1 (1/2) 2 (1/4) 3 (1/5) 4 (1/6) 5 (1/4) 6 (1/4)

Taux SA;

FeCl3 (mg /l)

12 ; 6

12 ; 3 12 ; 2.4 12 ; 2 10 ; 2.5 8 ; 2

Prise SA;

FeCl3 (ml)

1.2 ; 0.6 1.2 ; 0.3 1.2 ; 0.24 1.2 ; 0.2 1 ; 0.25 0.8 ; 0.2

Turbidité(ED)

(NTU)

8.27 4.96 4.21 3.75 5.15 4.25



40

Couleur de

l’eau au

départ

Jaune vive Jaune très

claire

Jaune très

claire

Jaune très

claire

Jaune très

claire

Jaune très

claire

Temps

d’apparition

des flocs


Aspect des

flocs

Moyen Peu

visible

Petit Petit Peu

visible

Peu

visible

Couleur des

flocs

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Vitesse de

décantation


Cohésion de

boue

Grande Grande Grande Petite Petite Moyenne

Couleur de

l’eau

siphonnée

Jaune

intense

+ ou -

claire

+ ou -

claire

+ ou -

claire

Jaune très

claire

+ ou -

claire

Tableau 13 : Essai sur l’utilisation de SA+FeCl3

Observation : Après 5 mn, on remarque que les flocs deviennent gros et après 11 mn, ils sont très

gros.

Deuxième essai avec le mélange :

Béchers n°

(proportion)

1 (1/6) 2 (1/5) 3 (1/6) 4 (1/5) 5 (1/6) 6 (1/5)

Taux SA;

FeCl3 (mg /l)

5 ; 0.83 5 ; 1 6 ; 1 6 ; 1.2 7 ; 1.17 7 ; 1.4

Prise SA;

FeCl3 (ml)

0.5 ; 0.08 0.5 ; 0.1 0.6 ; 0.1 0.6 ; 0.12 0.7 ; 0.12 0.7 ; 0.14

Turbidité(ED)

(NTU)

3.63 4.16 3.90 3.75 3.94 3.52

pH 5.38 5.35 5.34 5.35

Fer (mg /l) 0.5 0.6 0.65 0.7

MO (mg /l) 0.85 1 0.85 1.05



41

Conductivité

(µS /cm)

74.9 85 89.7 96.7

Minéralisation

(mg/l)

70 80 84 90

Température

(°C)

19.7 19.3 19.5 19.7

Couleur de

l’eau au

départ

+ ou -

claire

+ ou -

claire

+ ou -

claire

Jaune

claire

Jaune

claire

Jaune

claire

Temps

d’apparition

des flocs

2mn

2mn 3mn30 3mn 3mn30 2mn

Aspect des

flocs

Moyen Moyen Petit Petit Petit Petit

Couleur des

flocs

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Vitesse de

décantation


Cohésion de

boue

Petite Petite Petite Petite Moyenne Moyenne

Couleur de

l’eau

siphonnée

claire claire + ou -

claire

Jaune très

claire

Jaune très

claire

Jaune très

claire

Tableau 14: Essai sur l’utilisation de SA+FeCl3 avec nouvelle proportion

Observation : Au bout de 7 mn, les flocs sont plus gros.

Troisième essai avec le mélange :

Date de prélèvement: 19/ 04/ 13

Béchers n°

(proportion)

1 (1/5) 2 (1/4) 3 (1/3) 4 (1/5) 5 (1/4) 6 (1/3)

Taux SA;

FeCl3 (mg /l)

7 ; 1.4 7 ; 1.75 7 ; 2.33 5 ; 1 5 ; 1.25 5 ; 1.67



42

Prise SA;

FeCl3 (ml)

0.7 ; 0.14 0.7 ; 0.18 0.7 ; 0.23 0.7 ; 0.23 0.5 ; 0.13 0.5 ; 0.17

Turbidité(ED)

(NTU)

3.79 4.31 4.62 5.04 4.96 5.04

pH 5.33

Fer (mg /l) 0.75

MO (mg /l) 1.05

Conductivité

(µS /cm)

97.2

Minéralisation

(mg/l)

90

Température

(°C)

20.3

Couleur de

l’eau au

départ

Jaune Jaune

claire

Jaune Jaune Jaune Jaune

Temps

d’apparition

des flocs


Aspect des

flocs

moyen moyen moyen Peu

visible

Petit Peu

visible

Couleur des

flocs

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre Jaune-

rougeâtre Jaune-

rougeâtre Jaune-

rougeâtre

Vitesse de

décantation

2mn 2mn 1mn30 4mn 4mn 4mn

Cohésion de

boue

Moyenne Moyenne Petite Petite Sans sans

Couleur de

l’eau

siphonnée

+ ou –

claire

+ ou -

claire

Jaune

claire

Jaune

claire

Jaune

claire

Jaune

claire

Tableau 15 : Essai sur l’utilisation de SA+FeCl3 avec autre proportion



43

Quatrième essai avec le mélange de sulfate d’aluminium, chlorure ferrique et chaux :

Béchers n°

(proportion)

1(1/6) 2(1/6) 3 (1/6) 4 (1/6) 5 (1/5) 6 (1/5)

Taux SA +

FeCl3 + CH

(mg /l)

7 ; 1.17 ;

0

7 ; 1.17 ;

0

7 ; 1.17 ;

1.17

7 ; 1.17 ;

1.17

7 ; 1.17 ;

1.4

7 ; 1.17 ;

1.4

Prise SA +

FeCl3 + CH

(ml)

0.7 ;

0.12 ; 0

0.7 ;

0.12 ; 0

0.7 ; 0.12 ;

0.59

0.7 ; 0.12 ;

0.59

0.7 ; 0.12 ;

0.7

0.7 ; 0.12 ;

0.7

Turbidité(ED)

(NTU)

2.88 3.03 2.95 3.48 3.90 2.80

pH 6.82 6.84 6.84 6.89 6.95 6.98

Fer (mg /l)

MO (mg /l)

Conductivité

(µS /cm)

34 33.8 36.2 36.6 36.6 36.9

Minéralisation

(mg/l)

31 31 33 33 33 33

Température

(°C)

21 21 21 20.9 20.9 21

Couleur de

l’eau au

départ

+ ou -

claire

+ ou -

claire

+ ou -

claire

+ ou -

claire

+ ou -

claire

+ ou -

claire

Temps

d’apparition

des flocs


Aspect des

flocs

Petit Petit Peu

visible

Peu

visible

Petit

Peu

visible

Couleur des

flocs

Jaune Jaune Jaune Jaune Jaune Jaune

Vitesse de

décantation




44

Cohésion de

boue

Sans Petite Petite Petite Moyenne Moyenne

Couleur de

l’eau

siphonnée

Jaune

claire

Jaune

claire

Jaune

claire

Jaune

claire

Jaune

claire

Jaune

claire

Tableau 16 : Essai sur l’utilisation de SA+FeCl3+CH

Essai n°4 : SA + FeCl3

Date de prélèvement:22/ 04/ 13

Béchers n°

(proportion)

1 (1/10) 2 (1/8) 3 (1/10) 4 (1/8) 5 (1/10) 6 (1/8)

Taux SA;

FeCl3 (mg /l)

6 ; 0.6 6 ; 0.75 7 ; 0.7 7 ; 0.88 8 ; 0.8 8 ; 1

Prise SA;

FeCl3 (ml)

0.6 ; 0.06 0.6 ; 0.08 0.7 ; 0.07 0.7 ; 0.09 0.8 ; 0.08 0.8 ; 0.1

Turbidité(ED)

(NTU)

5.34 4.54 3.39 2.52 2.81 2.91

pH 7.11 7.00 6.95

Fer (mg /l) 0.04 0.05 0.06

MO (mg /l) 0.8 0.8 0.6

Conductivité

(µS /cm)

38.4 36 35.9

Minéralisation

(mg/l)

32 31 31

Température

(°C)

24.1 24.2 24.2

Couleur de

l’eau au

départ

+ ou –

claire

+ ou -

claire

Jaune

claire

Jaune claire Jaune

claire

Jaune

claire



45

Temps

d’apparition

des flocs

3mn 3mn30 3mn 3mn 3mn 3mn

Aspect des

flocs

Petit

moyen

Peu

visible

moyen

Petit

moyen

Petit

gros

Petit

gros

Petit

gros

Couleur des

flocs

Jaune

Jaune Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Jaune-

rougeâtre

Vitesse de

décantation

5mn 4mn 4mn 2mn30 2mn30 2mn

Cohésion de

boue

Sans Petite Moyenne Grande Grande Petite

Couleur de

l’eau

siphonnée

+ ou –

claire

+ ou -

claire

Jaune très

claire

Jaune très

claire

Jaune très

claire

Jaune très

claire

Tableau 17 : Essai sur l’utilisation de SA+FeCl3 avec proportion différente

Observation : Après 8mn, l’aspect des flocs change.

: Turbidité minimale correspondant à la dose optimale.

Notons que la couleur jaune-rougeâtre des flocs est due à la solution de chlorure ferrique

utilisée.

V.2.2. Demande en chlore

Taux croissant (mg /l) 2 3 4 5

Prise (ml) 0.10 0.15 0.2 0.25

SA+ Chaux 0.4 0.48 0.7 0.9

SA+ FeCl3 0.35 0.5 0.65 0.8

SA+ FeCl3+ Chaux 0.4 0.43 0.65 0.85

Tableau 18 : Essai effectué pour la demande en chlore

: Taux de chlore pris lors de la désinfection des eaux décantées.

Après ajout de l’hypochlorite de calcium dans l’eau décantée, on obtient la réaction chimique

suivante : CaClO + H2O HOCl + Ca+ + OH

-

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



46

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

+ + OCl

-

V.2.3. Analyse complète

Après un temps de décantation d’une heure et après avoir effectué la demande en chlore, nous

avons procédé à la désinfection.

Le tableau ci-après montre les résultats de l’analyse physico-chimique des eaux désinfectées.

Tableau 19 : Résultat des analyses physico-chimiques

Paramètres Unité EB SA+ Chaux SA+ FeCl3 SA+ FeCl3+Chaux

Taux mg/l 12 ; 2 7 ; 0.88 7 ; 1.17 ; 1.4

Turbidité NTU 13.4 1.24 1.37 1.38

pH 7.38 7.23 7.25 7.15

Conductivité µS/cm 31.8 46.6 43.9 41.4

Minéralisation mg/l 30 43 41 39

Température °C 20.6 20.7 20.6 20.7

TH °F 2 2.1 1.4 2.1

THCa °F 1.2 1.8 1.3 1.4

TAC °F 1.3 1.8 0.9 1

TA °F 0 0 0 0

Matières organiques mg/l 1.1 0.3 0.5 0.6

Chlore résiduel mg/l 0.7 0.65 0.65

Calcium mg/l 4,8 7,2 5,2 5,6

Magnésium mg/l 1,94 0,73 0,24 1,7

Sodium mg/l 2,3 1,43 1,47 4,6

Ammonium mg/l 0.11 0.05 0.09 0.04

Fer Totale mg/l 0.8 0 0.03 0.05

Carbonates mg/l 0 0 0 0

Bicarbonates mg/l 15,86 21,96 10,98 12,2

Chlorures mg/l 3.55 7.1 8.87 7.1

Sulfates mg/l 0 0 0 0

Nitrites mg/l 0.03 0.01 0.02 0.01

Nitrates mg/l 2.14 1.54 1.26 1.14



47

Chapitre 6 : Interprétation des résultats

La représentation graphique des résultats des essais, nous permet aussi d’évaluer

l’efficacité des divers produits chimiques utilisés.

VI.1. Interprétation des données physico-chimiques

Notre objectif premier est la recherche de la dose optimale des coagulants, ainsi que le

pH de coagulation favorable. Nous allons donc illustrer la turbidité en fonction des doses

croissantes des différents produits utilisés et la turbidité en fonction du pH.

Courbes montrant la variation de la turbidité et celle du pH

Les courbes ci-après montrent l’évolution d’abattement de la turbidité de l’eau brute selon

les produits chimiques utilisés.

VI.1.1. Essai n°1 (cf tableau 11)

- Coagulant utilisé : chlorure ferrique

Courbe

Figure n°16 : Courbe illustrant la variation de la turbidité en fonction de la dose du chlorure ferrique

1,5

2,5

3,5

4,5

5,5

3 4 5 6 7 8 9

Tu

rbid

ité

(NT

U)

Dose chlorure ferrique (mg/l)

Turbidité en fonction dose

turbidité



48

Figure n°17 : Courbe illustrant la variation de la turbidité en fonction du pH

Interprétation

Le coagulant utilisé est le chlorure ferrique.

D’une part, la courbe de la turbidité nous montre que le chlorure ferrique utilisé à

très faible dose n’est pas efficace pour le traitement de l’eau provenant du Lac

Mandroseza. Par contre, lorsqu’il est utilisé à moyenne dose c’est à- dire à 8mg/l, le

résultat est meilleur, car le taux est presque optimisé.

D’ autre part, la courbe du pH, nous montre que plus le pH est légèrement acide

plus la coagulation est efficace. Mais notons que le pH ne doit pas être inférieur à

6.8.

Aussi, on peut dire que la dose optimale du coagulant ainsi que le pH optimal de coagulation

correspondent à celui permettant d’obtenir la turbidité minimale à la fin du test.

Donc, la dose optimale du chlorure ferrique à utiliser est de 8 mg/l et le pH de coagulation

optimal à 6.84. Si ces deux conditions sont respectées, le processus de coagulation-

floculation est optimal.

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,8 6,85 6,9 6,95 7

Tu

rbid

ité

NT

U

pH

Turbidité en fonction pH

turbidité



49


- Coagulant utilisé : chlorure ferrique

Courbe

Figure n°18 : Courbe illustrant la variation de la turbidité en fonction de la dose du chlorure ferrique

Figure n°19: Courbe illustrant la variation de la turbidité en fonction du pH

Interprétation

Le coagulant utilisé est toujours le chlorure ferrique.

D’une part, la courbe de la turbidité nous montre que le chlorure ferrique utilisé à

forte dose c’est-à dire à une quantité égale à 12mg/l s’avère très efficace pour le

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2

9 10 11 12 13

Tu

rbid

ité

(NT

U)


Turbidité en fonction dose

turbidité

1,25

1,5

1,75

2

2,25

6,66 6,68 6,7 6,72 6,74 6,76 6,78

Tu

rbid

ité

NT

U

pH

Turbidité en pH

turbidité



50

traitement de l’eau provenant du Lac Mandroseza. Par contre, lorsqu’il est utilisé à

moyenne dose c’est à- dire à 10 mg/l et 11 mg/l, son résultat n’est pas satisfaisant.

D’autre part, la courbe du pH, nous montre que plus le pH est légèrement acide plus

la coagulation est efficace. Mais notons que le pH ne doit pas être inférieur à 6.66



Donc, la dose optimale du chlorure ferrique à utiliser est de 12 mg/l et le pH de coagulation

optimal est à 6.67. Si ces deux conditions sont respectées, le processus de coagulation-

floculation est optimal.

Bref, si l’usine Mandroseza I pense adopter le chlorure ferrique comme coagulant, la dose à

utiliser doit être de 8mg/l car pour cette quantité on obtient déjà une turbidité minimale. Et en

termes d’optimisation, notre réflexion doit être basée sur l’utilisation d’un coagulant à faible

dose mais à résultat escompté. Il est donc inutile d’utiliser une dose de 12 mg/l pour le

traitement de l’eau au sein de l’usine.

- Coagulants utilisés : chlorure ferrique et chaux

Courbe

Figure n° 20 : Courbe illustrant la variation de la turbidité en fonction de la dose du chlorure ferrique

1,5

1,75

2

2,25

2,5

9 10 11 12 13

Tu

rbid

ité

NT

U

Dose chlorure ferrique

mg/l

Turbidité en fonction de la dose

Turbidité



51

Figure n°21 : Courbe illustrant la variation de la turbidité en fonction de la dose de la chaux


Interprétation

Les coagulants utilisés sont le chlorure ferrique et la chaux.

D’une part, la courbe de la turbidité nous montre que si la quantité de chlorure

ferrique est inférieure à 12mg/l et que la proportion de la chaux est de 1/6 du

chlorure ferrique, le mélange est peu efficace pour le traitement de l’eau. Par contre,

lorsqu’il est utilisé à une dose égale à 12mg/l avec la proportion de la chaux étant de

1/5, le résultat est meilleur.

D’autre part, la courbe du pH, nous montre que plus le pH est légèrement acide plus

la coagulation est efficace. Mais notons que le pH ne doit pas être inférieur à 6.8.

Ainsi, on peut dire que la dose optimale du coagulant ainsi que le pH optimal de coagulation

1,5

1,75

2

2,25

2,5

1,9 2 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5

Tu

rbid

ité

NT

U

Dose chaux mg/l

Turbidité en fonction de la dose

Turbidité

1,6

1,8

2

2,2

2,4

2,6

6,8 6,82 6,84 6,86 6,88 6,9 6,92

Tu

rbid

ité

NT

U

pH


turbidité



52


Donc, la dose optimale du chlorure ferrique à utiliser est de 12 mg/l, la proportion de la chaux

choisie est de 1/5, et le pH de coagulation optimal est à 6.82. Si ces conditions sont

respectées, le processus de coagulation- floculation est optimal.

En d’autres termes, on peut dire que l’utilisation du chlorure ferrique et de la chaux avec la

même proportion que lors de l’utilisation du sulfate d’aluminium avec de la chaux, peut

également avoir des résultats intéressants.

VI.1.3. Essai n°3 (cf tableau 13, 14,15 et 16)

Lors de cet essai, nous avons utilisé comme coagulant le sulfate d’aluminium et le chlorure

ferrique. Nous avons effectué 3 essais successifs relatifs au mélange avec différentes doses,

ainsi qu’un essai avec le mélange de sulfate d’aluminium, de chlorure ferrique et de chaux.

- La première expérience mise en œuvre, nous a permis d’en déduire que le taux de sulfate

d’aluminium maintenu à 12mg/ l et les diverses proportions (1/2, 1/4, 1/5, 1/6) du chlorure

ferrique n’est pas efficace, car la turbidité minimale obtenue à la fin du test est encore

égale à 3.75 NTU.

- Lors de la deuxième expérience, on a cherché à réduire le taux du sulfate d’aluminium et

du chlorure ferrique. La proportion du chlorure ferrique utilisée est 1/5 et 1/6. Nous

pouvons déduire qu’à faible dose de sulfate d’aluminium, le mélange ne donne pas le

résultat escompté. La turbidité minimale obtenue à la fin du test est égale à 3.52 NTU,

plus faible que celle obtenue lors de la première expérience mais toujours non

satisfaisante.

Par contre, on a noté que le taux du sulfate d’aluminium qu’on devrait garder est de 7

mg/l et le taux du chlorure ferrique est égal à 1/5 du sulfate d’aluminium.

- Pour cette troisième expérience, on a voulu vérifier l’efficacité du taux de sulfate

d’aluminium qui est de 7mg/l, mais aussi trouver la proportion la plus adéquate du

chlorure ferrique. D’où la proportion du chlorure ferrique utilisée a été de 1/5, 1/4 et 1/3.

Cette expérience a confirmé que la proportion à utiliser est de 1/5, car celle-ci correspond

à la turbidité minimale à la fin du test.

- Lors de cette expérience, on a voulu connaître si le mélange des trois divers coagulants



53

peut s’avérer efficace pour le traitement de l’eau brute du lac Mandroseza. Pour cela, nous

avons gardé le même taux de sulfate d’aluminium mais aussi la même proportion pour le

chlorure ferrique et la chaux étant égale à 1/5 et 1/6. La proportion adéquate est ici

recherchée, vu qu’on a utilisé ces 2 proportions mentionnées auparavant. A la fin du test,

nous avons pu en déduire que le taux de sulfate d’aluminium optimal était toujours de

l’ordre de 7mg/l, et la proportion idéale pour le chlorure ferrique est de 1/6 et celle de la

chaux est de 1/5, car cela donnait une turbidité minimale étant égale à 2.80 NTU.


- Pour cette dernière expérience qui a été la plus fructueuse de toute, nous avons utilisé les

taux de sulfate d’aluminium suivants 6, 7 et 8 mg/l, on souhaite toujours vérifier si le taux

de sulfate d’aluminium à utiliser est bien de 7mg/l ou autre. La recherche de la proportion

du chlorure ferrique idéale continue aussi ; on a utilisé les proportions suivantes 1/8 et

1/10, on a pensé mieux faire en prenant des petites proportions. A la fin du test, la

conclusion est que le taux du sulfate d’aluminium qu’on devrait utiliser est toujours de

l’ordre de 7mg/l et que la proportion idéale est de 1/8. On a retenu ces chiffres car ces taux

choisis correspondent à la turbidité minimale étant égale à 2.52 NTU.

Courbe de la dernière expérience

- Coagulants utilisés : Sulfate d’aluminium et chlorure ferrique

Figure n°23 : Courbe illustrant la variation de la turbidité en fonction de la dose du sulfate d’aluminium

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5 6 7 8 9

Tu

rbid

ité

NT

U

Dose sulfate d'aluminium (mg/l)

Turbidité en fonction de dose

Turbidité



54

Figure n°24 : Courbe illustrant la variation de la turbidité en fonction de la dose de chlorure ferrique


Interprétation

Les coagulants utilisés sont le sulfate d’aluminium et le chlorure ferrique.

D’une part, la courbe de la turbidité nous montre que si la quantité du sulfate

d’aluminium est trop faible ainsi que la proportion du chlorure ferrique, le résultat

est loin d’être satisfaisant. Par contre, lorsqu’il est utilisé à une dose égale à 7mg/l

avec la proportion du chlorure ferrique étant de 1/8, le résultat est beaucoup plus

intéressant.

Et d’autre part, la courbe du pH, nous montre que plus le pH est légèrement acide

plus la coagulation est efficace. Mais notons que le pH ne doit pas être inférieur à 7.

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0,7 0,75 0,8 0,85 0,9

Tu

rbid

ité

NT

U


Turbidité en fonction de dose

Turbidité

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

6,9 6,95 7 7,05 7,1 7,15

Tu

rbid

ité

NT

U

pH


turbidité



55



Donc, la dose optimale des coagulants à utiliser est égale à 7 mg/l pour le sulfate

d’aluminium, la proportion du chlorure ferrique choisie est de 1/8, et le pH de coagulation

optimal est à 7. Si ces conditions sont respectées, le processus de coagulation- floculation est

optimal et le mélange sera très efficace.

Bref, on peut en dire que l’utilisation du mélange de sulfate d’aluminium et du chlorure

ferrique comme coagulant donne un résultat intéressant. Le taux du chlorure ferrique utilisé à

très faible dose peut donc très bien accompagner le sulfate d’aluminium.

On peut en déduire que même si on a eu une turbidité convaincante avec l’utilisation du

mélange des 3 coagulants (sulfate d’aluminium, chlorure ferrique et chaux) , le résultat obtenu

relatif à l’utilisation du sulfate d’aluminium et du chlorure ferrique peut déjà être bénéfique

pour l’usine de traitement car si on raisonne en termes d’optimisation, l’important est

d’utiliser le minimum de produit que ce soit en diversité ou en quantité pour obtenir un bon

résultat et donc une eau saine et sans risque pour la santé des consommateurs.

En guise de conclusion, en considérant tous les essais relatifs au mélange du sulfate

d’aluminium et du chlorure ferrique, il est possible d’affirmer que si on prend un taux de

sulfate d’aluminium élevé avec une grande proportion de chlorure ferrique, le résultat obtenu

est loin d’être satisfaisant. Par contre, l’utilisation d’un taux moyen de sulfate d’aluminium

combiné avec une petite proportion de chlorure ferrique nous donne un résultat

impressionnant pour le traitement de l’eau du lac Mandroseza. Cela nous conduit à dire que

l’essai du mélange effectué s’est révélé efficace, et ceci après plusieurs essais successifs. Par

ailleurs, l’optimisation du procédé a été atteinte car on a utilisé un taux minimal des produits

et nous avons quand même obtenu un bon résultat.

VI.2. Comparaison entre l’utilisation du sulfate d’aluminium-chaux et sulfate

d’aluminium-chlorure ferrique

Le résultat de l’analyse complète concernant ces deux mélanges, nous permet de dresser le

tableau comparatif suivant :



56

Tableau 20 : Tableau comparatif entre les coagulants soulevant leurs avantages et inconvénients

SULFATE D’ALUMINIUM + CHAUX

(tSA=12mg/l et tCH=2mg/l)

SULFATE D’ALUMINIUM + CHLORURE

FERRIQUE

(tSA=7mg/l et tFeCl3=0.88mg/l)

- Coagulant minéraux efficace

- Turbidité minimale à la fin du

traitement

- Bon résultat concernant l’abattement

des matières organiques

- Taux de sulfate d’aluminium élevé

entraînant un coût élevé par rapport au

taux de sulfate utilisé avec le chlorure

ferrique

- Faible risque de colmatage des filtres

- Taux d’aluminium résiduel élevé

- Donne une eau claire après traitement

- Temps d’apparition des flocs plus long

aux environs de 3mn

- Formation de gros flocs lors du

processus de coagulation

- Cohésion moyenne entre les flocs

- Présence marquée des flocs non

décantables même après un temps de

décantation prolongée

- Efficace sur un domaine de pH limité

- Coagulant minéraux efficace

- Turbidité minimale à la fin du traitement

- Bon résultat concernant l’abattement des

matières organiques

- Taux minimal des deux produits utilisés

(taux de sulfate d’aluminium presque

réduit à moitié) donc moindre coût

- Faible risque de colmatage des filtres

- Faible taux d’aluminium résiduel

- Présence d’une légère couleur de l’eau

traitée mais plus ou moins négligeable,

cela n’affecte pas sa qualité.

- Temps d’apparition des flocs plus long aux

environs de 3mn

- Formation de gros flocs lors du processus

de coagulation

- Existence d’une grande cohésion entre les

flocs d’où décantation rapide

- Moindre présence de flocs non décantables

surtout après un temps de décantation

prolongée

- Efficace sur un domaine de pH limité

- Présence de très faible teneur en fer total



57

Chapitre 7 : Estimation des coûts

Pour toute proposition de nouveau produit ou de service, une estimation financière

des coûts s’impose. Cette étude donnera à l’entreprise un aperçu général des coûts et des

résultats prévisionnels, et ainsi, influencera la prise de décision.

VII.1. Produits actuels utilisés

Nous allons résumer dans le tableau suivant les différents produits avec leurs fournisseurs

respectifs :

Tableau 21 : Prix des divers produits avec leurs fournisseurs respectifs

VII.1.1. Calcul des dépenses

Notre étude est axée sur le calcul des quantités et des coûts totaux de chaque produit

nécessaire pour le traitement de l’eau brute du lac Mandroseza.

Prenons le cas de l’usine de traitement de Mandroseza I :

o Débit d’eau à traiter pour la station Pulsator I : QI=1300 m3/h

o Débit d’eau à traiter pour la station Pulsator II : QII=1600 m3/h

o Débit d’eau à traiter pour la station Accelator : QA=1100m3/h

o Débit d’eau à traiter pour la station Prat-daniel : QPd=800 m3/h

Le débit total d’eau à traiter au sein de l’usine s’obtient en additionnant les débits suivants :

Q = QI +QII +QA + QPd

Q = 1300 + 1600 + 1100 + 800

Q = 4800 m3/h

Après avoir calculé le débit total, on peut maintenant déterminer la quantité précise de chaque

Produits Prix

(Ariary/kg)

fournisseur

Sulfate d’aluminium 1 040

SEPCM

Chaux 918 SPCI

Hypochlorite de Calcium 4 314 SPCI



58

produit nécessaire pour l’usine de traitement de Mandroseza I pendant 24h, cela se calculera

de la manière suivante, sachant que le taux de change considéré est égal à 2880Ariary.

Pour le sulfate d’aluminium : avec un taux de traitement tSA= 11 g/l, le besoin

journalier de l’usine est : 4800x11x24= 1 265 Kg

1000

Tableau 22 : Coût de la quantité de sulfate d’aluminium nécessaire

Tableau 23 : Evaluation de la quantité annuelle du sulfate d’aluminium

Pour la chaux :

Chaux en amont : avec un taux de traitement tCH= 1.83 g/l, le besoin journalier

de l’usine est : 4800x1.83x24= 210 Kg

1000

Chaux en aval : avec un taux de traitement toujours égal à tCH= 1.83 g/l

La chaux en aval est injectée dans les citernes ayant une capacité de 1500 m3. La quantité

journalière nécessaire pour les trois citernes est: 4500x1.83x24 = 197Kg

1000

D’où la quantité totale de chaux nécessaire s’obtient en additionnant celle de l’amont et de

l’aval: 210+ 197 = 407 Kg

Quantité de Chaux (kg) Prix (Ariary) Prix (Euro)

1 918 0.32

407 373 626 129.7

Tableau 24 : Coût de la quantité de chaux nécessaire

Quantité de sulfate

d’aluminium (kg)

Prix (Ariary) Prix (Euro)

1 1040 0.36

1 265 1 315 600 456.8


Al2(SO4)3

Besoin journalier

(1jour= 24heures)

Besoin mensuel

(30 jours)

Besoin annuel

(365 jours)

Quantité (kg) 1 265 37 950 461 725

Coût (Ar) 1 315 600 39 468 000 480 194 000

Coût (€) 456.8 13 704.2 166 734



59

Chaux

Ca(OH)2

Besoin journalier

(1jour= 24heures)

Besoin mensuel

(30 jours)

Besoin annuel

(365 jours)

Quantité (kg) 407 12 210 148 555

Coût (Ar) 373 626 11 208 780 136 373 490

Coût (€) 129.7 3891.9 47 351.9

Tableau 25 : Evaluation de la quantité annuelle de la chaux

Pour l’hypochlorite de calcium : avec un taux de traitement thypo= 2 g/l, le besoin

journalier de la station de traitement:

Quantité d’hypochlorite

de calcium (kg)


1 4 314 1.5

216 931 824 323.5

Tableau 26 : Coût de la quantité d’hypochlorite de calcium nécessaire

Tableau 27 : Evaluation de la quantité annuelle de l’hypochlorite de calcium

Le coût total des produits nécessaires à la société Jirama pour l’usine de traitement de

Mandroseza I est :

Hypochlorite de

calcium Ca (ClO)2

Besoin journalier

(1jour= 24heures)

Besoin mensuel

(30 jours)

Besoin annuel

(365 jours)

Quantité (kg) 216 6 480 78 840

Coût (Ar) 931 824 27 954 720 340 115 760

Coût (€) 323.5 9706.5 118 095.7

Produits Coût journalier

en Ariary

(1jour= 24heures)

Coût mensuel

en Ariary

(30 jours)

Coût annuel

en Ariary

(365 jours)


Al2(SO4)3

1 315 600 39 468 000 480 194 000

Chaux

Ca(OH)2

373 626 11 208 780 136 373 490

4500x2x24 = 216Kg

1000



60

Tableau 28 : Coût total des produits utilisés pour traiter l’eau

VII.1.2. Etalonnage

Lors de l’étalonnage, on applique la formule ci-dessous :

Q x t = C x d

Prenons exemple, pour la station Pulsator I : après la mesure de la densité avec un densimètre,

on obtient une valeur. Et on utilise la correspondance avec le tableau pour avoir la valeur de la

concentration. Puis on applique la formule ci-dessus pour calculer le débit d de la pompe

doseuse. Ce débit en question doit être conforme à celui arrivé dans le déversoir.

Le but de l’étalonnage est de vérifier si le débit de la pompe doseuse correspond à la valeur

théorique calculée bien avant, c’est-à-dire d’adapter les verniers pour obtenir le débit exacte

de la pompe doseuse car sinon le traitement de l’eau brute serait inefficace et donc

n’aboutirait à rien.

VII.2. Coûts totaux des produits proposés

Tableau 29 : Prix des nouveaux produits utilisés avec leurs fournisseurs respectifs

Prenons le cas de l’usine de traitement de Mandroseza I :

Comme nous connaissons déjà la valeur du débit total pour la station de Mandroseza, on peut

maintenant déterminer la quantité précise pour chaque nouveau produit nécessaire pour

l’usine de traitement de Mandroseza I pendant 24h de la manière suivante :

Hypochlorite de calcium

Ca (ClO)2

931 824 27 954 720 340 115 760

Coût total (Ar) 2 621 050 78 631 500 956 683 250

Coût (€) 910.1 27 302.6 332 181.7

Produits

Prix (Ariary) fournisseur

Sulfate d’aluminium 1 040

SEPCM

Chlorure Ferrique SOL ACQ

40%

4 397

SPCI

Hypochlorite de Calcium 4 314 SPCI



61

Pour le sulfate d’aluminium : avec un taux de traitement tSA= 7 g/l, le besoin

journalier est : 4800x7x24 = 800 Kg

1000

Quantité de sulfate

d’aluminium (kg)


1 1040 0.36

800 832 000 288.9

Tableau 30 : Coût de la nouvelle quantité de sulfate d’aluminium nécessaire

Tableau 31 : Evaluation de la nouvelle quantité annuelle de sulfate d’aluminium

Pour le chlorure ferrique : avec un taux de traitement tFeCl3= 0.88 g/l.

Quand on parle de chlorure ferrique SOL ACQ 40%, plus précisément 40% signifie 40g dans

100ml.Après dilution 40 fois, on a obtenu une concentration de 10g/l de chlorure ferrique. En

raisonnant selon la pratique au sein d’un laboratoire, nous avons opté pour un taux de

traitement du chlorure ferrique tFeCl3= 0.88mg/l correspondant à une concentration C= 10g/l.

Ainsi, nous avons fait une prise de 0.09ml pour traiter 1000ml d’eau contenu dans un bécher.

Sur ouvrage, toujours avec une concentration de 10g/l, on effectue une prise de 0.09l de

chlorure ferrique pour traiter 1m3 d’eau brute arrivée dans le déversoir.

Sur ouvrage, on peut aussi utiliser l’équivalence suivante, en utilisant le chlorure ferrique

SOL ACQ 40% sans aucune dilution, la prise sera donc de 0.00225l pour pouvoir toujours

traiter 1m3 d’eau brute arrivée dans le déversoir.

Pour un aperçu plus concret de ce que nous avons expliqué ci-dessous, résumons le dans le

tableau suivant :


Al2(SO4)3

Besoin journalier

(1jour= 24heures)

Besoin mensuel

(30 jours)

Besoin annuel

(365 jours)

Quantité (kg) 800 24 000 292 000

Coût (Ar) 832 000 24 960 000 303 680 000

Coût (€) 288.9 8 666.7 105 444.4



62

Lieu

d’utilisation

Concentration du

FeCl3

Taux Prise Volume d’eau à

traiter

En laboratoire

10 g/l 0.88 mg/l 0.09 ml 1000ml

Sur ouvrage

10 g/l 0.88 mg/l 0.09 l 1m3

Sur ouvrage FeCl3 40% 0.88 mg/l

0.00225l 1m3

Tableau 32 : Quantité chlorure ferrique 40% nécessaire selon le volume d’eau à traiter

Le besoin journalier de l’usine pour une durée d’une heure est :

1 m3 0.00225 l de FeCl3 40%

4800 m3 ? C1h = 4800 x0.00225

1

C1h = 10 l

Pour une heure, l’usine doit se procurer 10 l de FeCl3 40%, pour avoir la

consommation pendant 24h on effectue la multiplication suivante :

C24h= 10 x 24

C24h = 240 l

Tableau 33 : Coût de la nouvelle quantité de chlorure ferrique nécessaire

Tableau 34 : Evaluation de la nouvelle quantité annuelle de chlorure ferrique

Quantité de chlorure

ferrique ( l )


1 4 397 1.5

240 1 055 280 366.4

Chlorure ferrique

FeCl3

Besoin journalier

(1jour= 24heures)

Besoin mensuel

(30 jours)

Besoin annuel

(365 jours)

Quantité ( l ) 240 7 200 87 600

Coût (Ar) 1 055 280 31 658 400 385 177 200

Coût (€) 366.4 10 992.5 133 742



63

Pour l’hypochlorite de calcium : avec un taux de traitement thypo= 4 g/l, le besoin journalier de

la station de traitement est :

Quantité d’hypochlorite

de calcium (kg)


1 4 314 1.5

432 1 863 648 647.1

Tableau 35 : Coût de la nouvelle quantité d’hypochlorite de calcium

Tableau 36 : Evaluation de la nouvelle quantité annuelle d’hypochlorite de calcium

Le coût total des produits nécessaires à la société Jirama pour l’usine de traitement de

Mandroseza I est :

Produits Coût journalier

en Ariary

(1jour= 24heures)

Coût mensuel

en Ariary

(30 jours)

Coût annuel

en Ariary

(365 jours)


Al2(SO4)3

832 000 24 960 000 303 680 000

Chlorure ferrique

FeCl3

1 055 280 31 658 400 385 177 200

Hypochlorite de calcium

Ca (ClO)2

1 863 648 55 909 440 680 231 520

Coût total (Ar) 3 750 928 112 527 840 1 369 088 720

Coût (€) 1302.4 39 072.2 475 378

Tableau 37 : Coût total des nouveaux produits utilisés pour traiter l’eau

Hypochlorite de

calcium

Ca (ClO)2

Besoin journalier

(1jour= 24heures)

Besoin mensuel

(30 jours)

Besoin annuel

(365 jours)

Quantité (kg) 432 12 960 157 680

Coût (Ar) 1 863 648 55 909 440 680 231 520

Coût (€) 647.1 19 413 236 191.5

4500x4x24 = 432Kg

1000



64

VII.3. Comparaison

Le tableau ci-après nous montre la différence de coût portant sur l’utilisation du

sulfate d’aluminium, de chaux et d’hypochlorite de calcium contre l’emploi du sulfate

d’aluminium, du chlorure ferrique et d’hypochlorite de calcium.

Mélange de produits SA + Chaux + Hypo SA + FeCl3 + Hypo

Coût annuel (Ar) 956 683 250 1 369 088 720

Coût (€) 332 181.7 475 378

Tableau 38 : Dépense annuelle de la JIRAMA pour chaque groupe de produit utilisé

Il est vrai que le nouveau mélange de produit proposé est couteux, mais la substitution du

mélange classique utilisé pourrait être envisagée dans l’objectif de toujours viser

l’amélioration de la qualité de l’eau produite et l’optimisation de l’étape de clarification.

Etant donné que l’eau distribuée par la Jirama actuellement suit des normes, un nouvel apport

ne devrait pas être écarté. Notons que l’utilisation d’un taux élevé de sulfate d’aluminium

entraînerait un taux élevé d’aluminium résiduel, sachant que la valeur admissible étant de

0.2mg/l; substance nuisible à la santé, comme toute chose en excès dans le corps humain. La

révision du taux du sulfate d’aluminium bien entendu combiné avec le chlorure ferrique

diminue par conséquent ce taux d’aluminium résiduel ainsi que les précipités secondaires

pouvant exister quelque fois au niveau des réservoirs de stockage et qui dégradent la qualité

de l’eau distribuée. Notons également que plus le taux de sulfate d’aluminium baisse plus le

volume de boue généré est petit.



65

TROISIEME PARTIE :

Etat de lieu



66

Chapitre 8: Généralités sur la pollution des eaux de surface

[1] [18] [2] [8] [16] [17] [20]

L’agriculture, l’industrie et l’urbanisation ont fait exploser la consommation d’eau

entraînant des rejets excessifs d’eaux usées qui finissent par rendre cette précieuse ressource

impropre à la consommation. La protection des ressources en eau est primordiale.

VIII.1. Pollution des eaux

La pollution des eaux peut être définie comme une dégradation de celle-ci par des

éléments externes. Ces éléments proviennent des excréments chimiques, des rejets provenant

de diverses industries et du lessivage des terrains traversés. Le problème de la pollution des

eaux représente sans aucun doute l’un des aspects les plus inquiétants de la dégradation du

milieu naturel.

VIII.1.1. Origine de la pollution

VIII.1.1.1. Polluants d’origine industrielle

Les activités industrielles rejettent un bon nombre de substances qui vont polluer

nos rivières et nos nappes, parfois d’une manière intensive dont on ignore les effets à long

terme. Les rejets industriels renferment des produits divers sous forme insoluble ou soluble

d’origine minérale et/ou organique, à caractère plus ou moins biodégradable et parfois toxique

même à très faible concentration.

Le projet minier est aussi l’une des sources de pollution des eaux. Cette

pollution peut s’expliquer par les points ci-après :

Le drainage minier acide : Le Drainage Rocheux Acide (DRA) qui est un processus

naturel où l’acide sulfurique est produit lorsque le sulfure dans les roches est exposé à l’air et

l’eau. Le Drainage Minier Acide (DMA) est le même processus mais amplifié.

Lorsque de grande quantité de roche contenant du sulfure est creusée dans des fosses

ouvertes, les roches réagissent avec l’eau et l’oxygène ce qui crée l’acide sulfurique. L’acide

se déplace hors des sites des mines grâce à l’eau de pluie ou le drainage et s’infiltre dans les

cours d’eaux comme les rivières, lacs et eau souterraine.

L’érosion et la sédimentation : Le développement minéral dérange la roche et le sol au

cours de la construction et le maintien des routes, des fosses ouvertes et dans les déchets

miniers. Sans prévention adéquate et stratégie de contrôle, l’érosion de la terre peut entrainer



67

un déversement dans les cours d’eau, les rivières et les lacs. Le déversement excessif de

sédiment peut bloquer des rivières, étouffer la végétation, détruire la faune et la flore et la vie

aquatique. Les phénomènes d’érosion des sols favorisent le ruissellement, par conséquent,

diminue l’infiltration des eaux de pluie. A la longue, cette diminution de l’infiltration

entraîne une baisse importante du potentiel en eau souterraine.

Pollution par les produits chimiques : Ce type de pollution arrive quand les agents

chimiques (comme le cyanure ou l’acide sulfurique est utilisé pour séparer la substance utile

du minerai) se déversent ou se filtrent dans des étendues des eaux voisines.

L’exhaure des mines : Les eaux d’exhaure sont constituées d’une part, par les eaux de pluie

qui ruissellent sur les parois de la carrière, et d’autre part par les eaux souterraines provenant

de la nappe phréatique lorsque l’exploitation de la carrière descend en dessous de son niveau

ce qui arrive fréquemment.

VIII.1.1.2. Polluants d’origine agricole

En agriculture, on utilise des engrais chimiques azotés et phosphorés, des pesticides

destinés à protéger les cultures, ces produits étant parfois toxiques lorsqu’ils sont utilisés en

excès vont contaminer en période de pluie les eaux de surface et les eaux souterraines par

infiltration.

VIII.1.1.3. Polluants d’origine domestique

Nos eaux usées urbaines sont constituées de matière organique biodégradable mais

également de grandes consommatrices d’oxygène, de germes pathogènes et de produits

chimiques. La pollution de l’eau par les déchets ménagers est classée dans les catégories des

déchets biodégradables et des polluants chimiques dangereux.

VIII.1.1.4. Pollution par les eaux pluviales

Par ailleurs, il ne faut pas oublier la pollution générée par les eaux pluviales. L’eau de

pluie se charge d’impuretés au contact de l’air (fumées industrielles).



68

VIII.1.1.5. Polluants d’origine naturelle

Certaines substances naturellement présentes dans l’environnement entraînent parfois

des problèmes de contamination de l’eau. Des composés inorganiques comme le baryum,

l’arsenic, les fluorures, le sodium, les chlorures, le mercure, le cadmium et les cyanures

peuvent être naturellement présents dans l’eau. L’eau souterraine est particulièrement

vulnérable lorsqu’il y a présence de métaux dans les formations géologiques environnantes.

VIII.1.1.6. Pollution par les substances associées au traitement de l’eau

La chloration de l’eau est un procédé très répandu et reconnu efficace pour la rendre

potable.. Cependant, bien qu’il soit efficace pour contrôler principalement les virus et les

bactéries, le chlore, en présence de matières organiques, entraîne la formation de plusieurs

sous-produits de chloration (SPC) potentiellement cancérigènes comme par exemple les

trihalométhanes (THM).

Le sulfate d’aluminium est un produit utilisé pour coaguler les substances contenues dans

l’eau. L’eau ainsi traitée présente des concentrations d’aluminium plus élevées que l’eau non

traitée. La toxicité de l’aluminium a été étudiée en relation avec la maladie d’Alzheimer qui

influe sur la mémoire et le comportement des personnes atteintes.

VIII.1.2. Principaux polluants des eaux naturelles

IV.1.2.1. Polluants physiques

La pollution physique représente les éléments solides entraînés par l’eau. Ils se

subdivisent en plusieurs catégories selon leur nature et leur dimension.

Les éléments grossiers : Leur dimension est suffisamment grande pour être retenue

par de simples grilles. Dans les eaux de surface, ces éléments sont: les branchettes, les

feuilles, …etc.

Le sable : Il est généralement à base de silice ou de composition minérale équivalente.

Leur masse spécifique est de 2,5 à 2.6g/cm3, ce qui permet leur élimination par simple

décantation.

Les matières en suspension (MES) : Les matières en suspension rencontrées dans

les eaux sont très diverses tant par leur nature que leur dimension .Elles sont constituées de

quartz, d’argiles, de sels minéraux insolubles, de particules organiques composées de micro-

organismes, et de produits de dégradation animaux ou végétaux.



69

VIII.1.2.2. Polluants chimiques

La pollution chimique d’une eau est plus complexe et peut provenir de plusieurs

sources. On distingue deux types de pollution chimique selon leurs causes :

Les éléments chimiques minéraux.

Les éléments chimiques organiques.

Eléments chimiques minéraux :

L’eau étant un très bon solvant, permettra la mise en solution de nombreux composés

avec lesquels elle sera en contact.

La dissolution des sels, des acides et des bases et la corrosion des métaux sont des

phénomènes qui donnent lieu à des eaux de rejets caractérisées par certaines formes de

pollution dont les plus représentatives sont :

La température : L’évolution de la température dépend du mode

d’utilisation de l’eau avant son rejet et surtout le parcours de l’eau avant l’exutoire ou la

station d’épuration. En général l’eau doit être évacuée vers l’environnement à des

températures inférieures à 30°C, une eau plus chaude est source de pollution.

Le pH : Le pH d’une eau est dû à la concentration de cette eau en ions H+

ou OH-. Une eau équilibrée aura un pH neutre. Des eaux dont le pH présente de grands écarts

par rapport à la neutralité sont polluées.

Les sels : Dans beaucoup de procédé de production, il se forme parfois des

sels en grandes quantités, avant tout des chlorures, des nitrates, des sulfates et des phosphates,

qui ont une grande importance vis-à-vis de l’environnement.

-- Les nitrates: les nitrates sont présents naturellement dans les eaux, les apports excessifs ou

non maîtrisés d’engrais azotés provoquent une augmentation des nitrates dans les ressources.

La consommation d’eau chargée en nitrates ou nitrites par la femme enceinte ou le nourrisson

constitue un risque pour le nouveau-né.

-- Les chlorures : en plus de l’agressivité et de la minéralisation qu’ils confèrent à ces eaux,

des taux élevés de ces substances modifient la saveur de l’eau et contribuent au dépôt de sels

néfastes pour l’agriculture.

-- Les sulfates : les bactéries contenues dans l’eau et les bactéries sulfato-réductrices

transforment les sulfates en sulfures avec dégagement de gaz sulfureux.

Les métaux lourds : Les métaux lourds, qui parviennent dans les eaux, les



70

polluent.

Matières organiques :

Les matières organiques sont principalement issues de la décomposition des végétaux,

des animaux et des microorganismes. Elle participe à beaucoup de paramètres de qualité de

l’eau : couleur, sous-produits de désinfection, odeur, saveur…etc.

VIII.1.2.3. Polluants microbiologiques :

L’eau peut contenir des micro-organismes pathogènes (des virus, des bactéries, des

parasites). Ils sont dangereux pour la santé humaine, et limitent donc les usages que l’on peut

faire de l’eau.

VIII.2. Mesure de prévention et/ou d’atténuation

Qui dit eau dit environnement. Ainsi, lorsqu’on parle de protection de l’eau, cela nous

conduit aussi à parler de la protection de l’environnement.

VIII.2.1. Protection des ressources en eau contre les polluants

Face aux divers polluants mentionnés ci –dessus, des mesures de protection doivent

être mis en place.

Agriculture

- Inciter les agriculteurs à choisir des produits moins nocifs

- Utiliser des engrais à base de produits naturels (lombriculture)

- Minimiser l’utilisation des pesticides

- Minimiser l’infiltration des eaux de ruissellement pour ne pas polluer les eaux

souterraines

- Capter les eaux de ruissellement pour qu’elles n’aillent pas être déversées directement

dans les cours d’eau (lac, rivière)

Pollution domestique

- Capter les eaux usées domestiques et les diriger vers une zone de traitement

- Protéger le contour du lac et ou rivière se situant à proximité des zones d’habitations

- Bien étudier le réseau d’assainissement des maisons situées aux alentours



71

- Utiliser des produits nettoyants naturels comme du bicarbonate de soude ou du vinaigre.

VIII.2.2. Mesures de protection des ressources en eau par une industrie

minière

Bien qu’il y ait eu une amélioration considérable des opérations d’extraction ces dernières

années, les risques pour l’environnement restent bien présents.

Avant l’exploitation d’un site minier, on procède à une étude d’impact environnementale.

Dans cette étude, des mesures de protection ou d’atténuation des dégâts sont déjà envisagées.

Cela est une étude théorique, par contre la réalité sur le terrain peut amener l’opérateur à

réviser les mesures prises auparavant.

Enumérons ci-après l’ensemble des mesures de prévention et/ou d’atténuation de pollution de

l’eau par une industrie minière :

DMA

- Aménager un bassin de collecte de l’acide minier, ainsi lors de la saison de pluie, l’eau qui

ruisselle sera dirigée directement vers ce bassin.

- Prévoir un système de drainage pour contrôler les zones à risque de contamination (aires

d’entreposage du minerai, des résidus miniers et des haldes) ;

- Concevoir un plan de gestion des eaux de ruissellement pour éviter un contact direct avec

le réseau hydrographique à proximité :

Capter et contrôler les eaux de ruissellement qui seront en contact avec les

résidus miniers et l’acide minier

Installer un réseau de captage de l’eau de percolation, comprenant des fossés de

drainage autour des haldes, afin d’acheminer l’eau collectée vers les installations

de traitement

Erosion et sédimentation

- Délimiter clairement les aires d’entreposage du minerai, des résidus miniers, et des stériles

et n’y disposer que les matériaux prévus pour ces sites

- Réduire les travaux de déblai, de nivellement ou d’excavation lors des périodes de pluies

abondantes

- Concevoir les aires de stockage des matériaux afin de réduire le plus possible les risques



72

d’érosion

- Contrôler l’érosion à la source en tout temps et veiller à ralentir la vitesse d’écoulement

des eaux de ruissellement afin d’en diminuer la force érosive

- Stabiliser, re-végétaliser et reboiser rapidement les zones temporairement perturbées par

les travaux une fois les travaux terminés (sols déblayés, remblais aménagés, etc.)

- Ensemencer les surfaces remaniées et les recouvrir à l’aide d’un matelas anti- érosion aux

endroits requis

- Protéger les aires qui nécessitent de demeurer dénudées pour une plus longue période,

avec de l’enrochement

Contamination par les produits chimiques

- Minimiser l’utilisation des produits chimiques dangereux et polluants.

- Prévoir des bassins de collecte des produits chimiques

- Interdire le passage de la machinerie dans les cours d’eau

Eau d’exhaure des mines

Pomper et évacuer l’eau d’exhaure vers un bassin de collecte ou vers une distance éloignée de

la commune avoisinante afin de minimiser le risque de contamination. L’eau d’exhaure peut

être réutilisée pour le lavage et/ou le refroidissement des matériels.

VIII.3. Eaux usées des industries

Un autre moyen pour prévenir et éviter la pollution de l’eau est d’opérer au traitement

des eaux usées avant son rejet dans le milieu naturel.

VIII.3.1. Cas de l’eau dans l’industrie minière

L’eau est au cœur de nombreux processus industriels. Dans l’industrie, l’eau peut être

utilisée à diverses fins. Elle peut participer au processus industriel proprement dit, ou être

utilisée pour le lavage. Le refroidissement des installations représente l’essentiel de la

consommation industrielle.

Les impératifs de qualité de l’eau diffèrent largement en fonction des usages. Pour le

refroidissement ou le lavage, une eau peu traitée suffit en général d’où l’intérêt du traitement

des eaux usées.



73

Dans l’industrie extractive, l’eau a trois usages essentiels : le nettoyage des

installations et des produits extraits, la prévention des émissions de poussières et le

refroidissement des équipements de préparation ou d’abattage des minéraux. L’eau issue du

refroidissement des outils est en contact avec la matière donc chargée en sédiments minéraux.

Dans l’industrie minière, l’eau est aussi utilisée pour le forage des trous pour l’extraction du

minerai, pour le broyage du minerai et pour le traitement du minerai.

VIII.3.2. Traitement de l’eau usée

L’eau usée provenant de l’usine de traitement devrait être captée et collectée dans un

bassin. L’épuration des eaux usées nécessite une succession d’étapes faisant appel à des

traitements physiques, physico-chimiques et biologiques. En dehors des plus gros déchets

présents dans les eaux usées, l’épuration doit permettre, au minimum, d’éliminer la majeure

partie de la pollution carbonée.

VIII.3.2.1. Relevage :

Figure n°26 : Schéma montrant le transport des eaux usées

Le transport des eaux usées dans les collecteurs se fait généralement par gravité, sous

l’effet de leur poids. Une station de relèvement permet d’acheminer les eaux usées dans la

station d’épuration lorsque ces dernières arrivent à un niveau plus bas que les installations de

dépollution. Cette opération de relèvement des eaux s’effectue grâce à des pompes.



74

VIII.3.2.2. Dégrillage

Figure n°27 : Schéma illustrant le dégrillage

Au cours du dégrillage, les eaux usées passent à travers une grille dont les barreaux,

plus ou moins espacés, retiennent les matières les plus volumineuses. Le tamisage, qui utilise

des grilles dont l’espacement est plus réduit, peut compléter cette phase de prétraitement.

Quant au dessablage, il débarrasse les eaux usées des sables et des graviers par sédimentation.

VIII.3.2.3. Déshuilage

Figure n°28 : Schéma illustrant le déshuilage

Le dégraissage vise à éliminer la présence de graisses dans les eaux usées ; graisses

qui peuvent gêner l’efficacité des traitements biologiques qui interviennent ensuite. Le

dégraissage s’effectue par flottation. L’injection d’air au fond de l’ouvrage permet la

remontée en surface des corps gras.



75

VIII.3.2.4. Décantation

Figure n°29: Schéma illustrant la décantation

Le traitement « primaire » fait appel à des procédés physiques, avec décantation plus

ou moins aboutie, éventuellement assortie de procédés physico-chimiques, tels que la

coagulation- floculation. Ces traitements éliminent 50 à 60 % des matières en suspension.

VIII.3.2.5. Traitement biologique

Figure n°30 : Schéma illustrant le traitement biologique

Dans la majorité des cas, l’élimination des pollutions carbonée et azotée s’appuie sur

des procédés de nature biologique.

VIII.3.2.6. Clarification

Figure n°31 : Schéma illustrant la clarification



76

À l’issue des traitements, une ultime décantation permet de séparer l’eau épurée et les

boues ou résidus secondaires issus de la dégradation des matières organiques. L’eau épurée

peut alors être rejetée dans le milieu naturel ou réutilisée au sein de l’industrie.

VIII.4. Suivi de la qualité de l’eau

Prises d’eau de surface : pour réduire la contamination des prises d’eau de

surface, le traitement des eaux usées est prioritaire. Pour une meilleure qualité de l’eau de

surface :

- La réduction de la pollution à la source est essentielle afin de protéger les prises d’eau de

surface.

- Le programme de traitement des eaux usées doit être complété afin de réduire la

contamination bactériologique des prises d’eau de surface.

- Un suivi des sources d’eau potable doit être effectué annuellement afin de vérifier les

améliorations obtenues par les efforts industriels, municipaux et agricoles

d’assainissement.

- Il faut sensibiliser la population sur l’importance de la protection de l’environnement afin

d’assurer la santé publique.

Prises d’eau souterraine : pour une meilleure qualité de cette eau, il est à noter

que :

- Les puits utilisés pour les réseaux que ce soit pour l’eau potable ou l’exhaure dans les

mines doivent être obligatoirement protégés en fonction de la recharge de la nappe

phréatique.

- Les zones plus à risque de contamination des nappes phréatiques devraient être

échantillonnées de façon obligatoire.



77

Chapitre 9 : Environnement du Lac Mandrosza

[15]

Depuis plusieurs années, le lac Mandroseza alimente la ville d’Antananarivo. Les

alentours du lac sont devenus des places de choix pour la construction d’habitations, de

marchés, résultant du développement de la ville. C’est pourquoi, l’environnement autour du

lac se détériore progressivement.

IX.1. Description des alentours :

Au nord du lac, on constate la présence de marécages qui peut jouer un rôle d’épurateur

naturel d’eau. Le Fokontany d’Andohanimandroseza et d’Ambohipo borde cette partie Nord

du Lac.

A l’Est, on trouve plusieurs résidences et villas. On y trouve également la cité de Mandroseza

qui fait actuellement partie intégrante du paysage du lac de Mandroseza.

Au Sud, le lac est bordé principalement par la digue traversée par le chemin de fer qui est

encore opérationnel ; et une zone boisée et clôturée par la JIRAMA.

IX.2. Menaces constatées :

L’activité humaine est l’une des principales causes de la dégradation de la qualité de

l’eau du lac.

Au Nord : récemment, une usine de production d’électricité a vu le jour à quelques mètres du

site de production d’eau de la ville. L’usine puise l’eau du lac pour le refroidissement des

groupes et rejette l’eau de refroidissement après traitement. Bien qu’il existe une installation

de système de traitement des eaux usées incorporée et des études d’impacts

environnementaux avant sa construction, on y constate encore d’autres problèmes comme:

Le rejet de fumée dans l’air qui pollue l’atmosphère et accentue la formation de

brouillard pouvant entraîner des pluies acides, et qui est une menace pour les

habitants de la ville d’Antananarivo, les êtres vivants du lac, et la qualité de l’eau.

Le suivi du point de rejet de l’usine n’est pas systématique. Ce non contrôle peut être

une menace en cas de dysfonctionnement du système de traitement mis en place.

En plus de l’existence de l’usine, on constate d’autres activités sur place :

Les habitations ainsi que les gargotes se multiplient rapidement. Nombreux d’entre



78

eux rejettent directement leurs eaux usées dans le lac.

On constate également que l’assainissement collectif venant des fokontany se

trouvant sur ce bassin versant (comme Andohanimandroseza, une partie d’Ambohipo,

d’Ambatoroka et autres) rejettent aussi directement les eaux usées (rejets

domestiques, eaux pluviales, eaux de lavoirs…) dans le lac.

Des tas d’ordures ménagères dans la zone marécageuse accélèrent la pollution du lac.

Des sources d’eau naturelle sont utilisées par certains foyers pour leur besoin en eau

alors que certaines d’entre-elles se trouvent à proximité des latrines à fosses perdues.

Cette situation peut causer la pollution des nappes sous-terraines.

Des champs de culture se multiplient au fil des années sur cette zone. Pourtant,

l’utilisation d’engrais chimiques, pesticides et autres nuit gravement à la qualité de

l’eau du lac.

A cause de la quantité des rejets en eaux usées, des canaux ont été creusés sur la

partie marécageuse. Le rejet direct des eaux empêche la zone marécageuse de jouer

son rôle d’épurateur naturel.

Figure n° 32 : Assainissement collectif provenant Figure n° 33 : Toilette à fosse perdue

des fokontany aux alentours

Figure n° 34 : Nouvelle usine de production d’électricité Figure n°35 : Partie marécageuse transformée

en champ



79

Figure n°36 : Dégradation de la zone, existence d’ordures ménagères

A L’Est, malgré la présence des propriétés sur cette partie, le lac semble moins affecté par la pollution

et est moins accessible pour les passants. Contrairement aux apparences, l’est est bien protégé des

rejets en eaux usées par le passage du canal de la JIRAMA ayant pour rôle de rejeter les eaux de

lavage des filtres et autres issus du résiduaire. Celui-ci collecte aussi les rejets domestiques de certains

foyers pour le déverser en aval du pont de Mandroseza dans l’Ikopa.

Cependant, il faut noter que :

- Chaque habitation semble avoir leur système d’assainissement individuel mais ceci reste

difficile à vérifier.

- Beaucoup de ces constructions se trouvent dans le périmètre de protection du lac.

- Vu sur Google earth, plusieurs de ces habitations possèdent des piscines privées. Ceci pourrait

menacer le lac lors de la vidange de celles-ci. L’eau de vidange est versée dans le lac alors que

les produits utilisés sont nocifs.

- La partie Nord-est est une zone très prisée par les lavandières.

Figure n°37 : Rizières sur le bord du lac Figure n°38 : Les lavandières



80

Au sud, beaucoup de passants y circulent à cause de l’absence de clôture alors que l’entrée de

l’eau pompée de l’Ikopa se trouve sur cette partie. Par ailleurs, les gens qui circulent sur la

digue peuvent facilement faire leur besoins sur les abords du lac.

Figure n°39 : Zone non clôturée

Figure n°40 : Canal pour le rejet des eaux résiduaires de la Jirama

La rivière d’Ikopa :

La rivière d’Ikopa est utilisée pour alimenter le lac de Mandroseza. Depuis quelques

années, le développement de villes et d’industries en amont de cette rivière constitue une

source de pollution supplémentaire à prendre en compte. Nous avons remarqué les points

suivants :

- La rivière passe par plusieurs communes avant d’arriver à Mandroseza, il est

cependant difficile de contrôler le rejet de ces Communes et Fokontany en Amont.



81

- La lessive en masse, le lavage des véhicules et l’extraction de sable sont des activités

avoisinantes de la rivière.

IX.3. Mesures d’atténuation

Pour réduire à grande échelle la contamination et la pollution du lac Mandroseza, les

mesures suivantes sont préconisées :

Contrôler les périmètres de protection du lac

Interdire de nouvelles constructions aux alentours du lac.

Sensibiliser la population sur l’importance de la protection de l’eau et les enjeux de la qualité

du lac.

Contrôler et analyser les rejets des usines environnants le lac.

Mettre en place une ceinture de canaux autour du lac pour collecter les eaux de ruissellement

et eaux usées des alentours.



82

Chapitre 10: Impacts de la pollution des eaux de surface

[7] [24] [25]

X.1. Impacts des polluants présents dans un lac

X.1.1. Lac sans polluants externes

Les êtres vivants tels que des micro-organismes, des plantes, des animaux, des insectes

puisent dans leurs milieux des substrats (des produits qui leurs servent de nourriture et /ou de

source d’énergie…). Ils s’en servent pour se nourrir, se développer, se multiplier, se déplacer.

Les conditions physico-chimiques qui sont générées dans ce milieu vont permettre à chaque

espèce de se trouver une place pour se reproduire et se développer. Tout cet ensemble, va

vivre dans un équilibre ou l’un génère de la nourriture pour l’autre, ou sert de nourriture à

l’autre. L’introduction d’un produit exogène va modifier cet équilibre du milieu récepteur en

modifiant les caractéristiques physiques, chimiques ou biologiques du milieu.

Prenons un exemple pour illustrer la vie aquatique, dans un lac, il y a des algues, des

végétaux aquatiques des insectes, du plancton, des micro-organismes, de petits et de gros

poissons et des gaz dissous (comme le gaz carbonique et l’oxygène). Cet ensemble d’être

vivants s’organisent pour vivre tranquillement (figure 41). Cela signifie que :

L’oxygène est diffusé à travers l’interface air-eau pour se dissoudre dans l’eau.

Les végétaux aquatiques, les algues récupèrent le gaz carbonique et les sels

minéraux de l’eau, et utilisent la lumière pour la photosynthèse et rejettent de

l’oxygène dans l’eau.

Les poissons consomment l’oxygène qu’il y a dans l’eau et mangent les plantes, les

algues, les insectes. Les gros poissons se nourrissent avec les petits poissons.

Les micro-organismes (des bactéries, par exemple) utilisent la matière organique et

minérale et l’oxygène présents dans l’eau pour se développer et se multiplier. Comme

cette matière organique est présente en faible quantité, ils ne se multiplient que très

lentement et donc, ne consomment que peu d’oxygène, ce qui permettra aux poissons

de respirer.

La lumière qui traverse le volume d’eau va servir aux algues, aux plantes aquatiques

pour produire de l’oxygène qui servira lui aussi, aux poissons, aux bactéries…



83

Figure n°41 : Exemple de transfert de matière et d’énergie dans un écosystème lacustre

X.1.2. Lac contenant des polluants

Quand des polluants organiques ou minéraux en quantité significative arrivent dans le

lac. Cela va créer un déséquilibre même si elle est d’origine naturelle. Cette matière polluante

devient un nouveau substrat pour les microorganismes qui vont la consommer très

rapidement. En même temps, ils vont, consommer plus d’oxygène dissout dans l’eau. Les

poissons vont mourir par asphyxie.

La prolifération des micro-organismes va rendre l’eau plus opaque et va empêcher la lumière

d’atteindre les algues et diminuer ainsi la production d’oxygène.

Dans le milieu naturel, l’incidence des rejets sur notre environnement peut s’apprécier au

regard des élévations de températures, des modifications du pH, des consommations

d’oxygène du milieu. Ceci conduit à un déséquilibre des écosystèmes décrit sur la figure ci-

dessous.

Figure n° 42: Exemple d’impact de la présence depolluant dans un lac



84

Les modifications de température et de pH, perturbent le développement normal de la faune et

de la flore. Par ailleurs, le rejet de matières organiques entraîne une surconsommation

d’oxygène par les micro-organismes et en prive les poissons ; et les rejets d’azote et de

phosphore favorisent l’eutrophisation des lacs.

X.2. Conséquences de la pollution de l’eau

Les conséquences d'une pollution peuvent être classées en cinq principales catégories

X.2.1. Conséquences sanitaires :

Les conséquences sanitaires sont celles à prendre en compte en priorité. Elles peuvent

être liées à l'ingestion de l'eau, à l’asphyxie des poissons, mais aussi au simple contact avec le

milieu aquatique (cas de nombreux parasites).La conséquence sanitaire de la pollution de

l’eau est variable dans le temps en fonction son usage: par exemple, la pollution d'une nappe

non-exploitée n'a aucune conséquence sanitaire immédiate, mais reste nocif si on utilise cette

eau pour l'alimentation en eau potable.

Résumons dans ce tableau ci-après les conséquences des divers polluants de l’eau sur la

santé :

Polluants Effets sur la santé

Polluant organique Favorise le développement d’organismes

pathogènes

Azote (Nitrate, phosphore) Risque de cancer

Métaux Trouble respiratoire, trouble nerveux

Cancérigène dû à la présence de l’arsenic, de

nickel et de chrome

Pesticides Engendrent la malformation, stérilité, trouble

de la reproduction

Cancérigènes

Tableau n°39 : Impacts négatifs des polluants de l’eau sur la santé



85

X.2.2. Conséquences écologiques :

C'est-à-dire qui ont trait à la dégradation du milieu biologique. D'une manière

générale, les conséquences écologiques sont à considérer à travers la réduction des

potentialités d'exploitation du milieu à court et long termes.

X.2.3. Conséquences esthétiques :

On peut inclure, dans cette catégorie, les problèmes de gout de l'eau. Les

conséquences esthétiques sont, par définition, les plus perceptibles, et c'est donc celles dont

les riverains et le grand public auront, en premier, conscience.

X.2.4. Conséquences industrielles :

L'industrie est un gros consommateur d'eau : il faut par exemple 1 m3 d'eau pour

produire 1 kg d'aluminium.

La qualité requise pour les utilisations industrielles est souvent très élevée, tant sur le

plan chimique (minéralisation, corrosion, entartrage), que biologique (problèmes

d'encrassement des canalisations par des organismes). Le développement industriel peut

donc être stoppé par la pollution.

X.2.5. Conséquences agricoles :

L'eau est, dans certaines régions, largement utilisée pour l'arrosage ou l'irrigation,

souvent sous forme brute.

La texture du sol, sa flore bactérienne, les cultures et le bétail, sont sensibles à la qualité de

l'eau. De même, la boue issue du traitement des eaux usées pourra, si elle contient des

éléments toxiques (métaux lourds) être à l'origine de la pollution des sols.

X.3. Impacts sur l’usine de traitement de l’eau

La pollution d’un lac n’affectera pas uniquement la vie aquatique et les consommateurs

mais elle a aussi une forte répercussion sur l’usine de traitement.

Le problème d’odeur sera le premier paramètre à considérer.



86

La pollution des eaux de surface a un impact très significatif sur le coût des produits

coagulants et désinfectant, d’où plus exactement sur le coût de traitement. Une eau

polluée entraîne l’utilisation d’un taux élevé de produits pour un traitement efficace.

En plus, des essais en laboratoire seront exigés pour la détermination des nouveaux

taux de traitement optimaux.

Le taux d’hypochlorite de calcium élevé pour la désinfection engendre un autre coût

élevé pour l’usine mais aussi augmente la valeur du chlore résiduel. Notons que le

chlore résiduel joue un rôle important dans les conduites des réseaux de distribution

car il protège l’eau potable contre d’éventuelles bactéries. Mais la valeur du chlore

résiduel doit suivre les normes, il y a donc une valeur admissible que l’on doit

respecter.

Vu que le taux des produits est élevé, cela implique immédiatement une augmentation

considérable du volume de boue.

Difficulté de l’élimination des métaux lourds et toxiques trop abondants.



87

CONCLUSION

Le choix des coagulants à utiliser doit se faire de façon minutieuse pour obtenir un bon

rendement d’élimination et une turbidité minimale, ce qui parvient à qualifier l’eau en eau

potable et sans risque sanitaire pour la consommation humaine. Le taux de produit nécessaire

pour le traitement d’une eau brute dépend de la connaissance complète des différentes

caractéristiques de cette eau brute à traiter. Ici nous nous sommes focalisés sur le lac

Mandroseza et particulièrement sur les essais faits au sein du laboratoire pour la recherche des

taux optimaux de sulfate d’aluminium et de chlorure ferrique pour une bonne clarification de

l’eau brute.

D’après les expériences effectuées en laboratoire, nous avons pu constater l’efficacité de

l’utilisation combinée des deux sels trivalents qui sont le sulfate d’aluminium et le chlorure

ferrique. Nous savons très bien que pour les coagulants, les sels trivalents sont très réputés

pour avoir une bonne coagulation-floculation par rapports à ceux bivalents. Mais soulignons

que l’efficacité du mélange ne se fait pas tout seul, cela résulte de l’utilisation de taux

optimaux pour chaque coagulant. Notre étude s’est principalement basée sur l’idée

d’optimisation des produits utilisés et du résultat obtenu.

Sans nous rendre compte des conséquences de la pollution de l’eau de surface pour son

utilisation comme boisson, la population locale ainsi que les diverses industries endommagent

considérablement ces ressources. De ce fait, nous devons comprendre que la réduction du taux

de produits utilisés dépend aussi de la minimisation des rejets résiduaires trop pollués qui doit

donc être aussi imposée pour la protection des ressources naturelles et de l’environnement. Un

lac ou une rivière moins polluée économiserait l’utilisation de produits à taux élevé

entraînant ainsi une réduction considérable des dépenses relatives au processus de traitement.

Par ailleurs, un contrôle doit se faire mensuellement sur les divers points de rejets des eaux

usées des industries avoisinant les eaux de surface.

Mais bien que l’utilisation du mélange de sulfate d’aluminium et de chlorure ferrique ait

montré des résultats intéressants, la substitution des produits actuellement utilisés au niveau

de l’usine de traitement Mandroseza I ne sera pas évidente surtout que la Jirama ne peut pas

réviser ses tarifs en raison de l’environnement politico-économique actuel du pays. Par

ailleurs, la Jirama tient toujours compte des réalités sociales quand il s’agit de réviser le prix.

I

Annexe I : Essai de floculation chimique de la JIRAMA [12]

1°/ But :

Les essais sont destinés à déterminer la nature et les doses de réactif (coagulant et floculant)

chaux à utiliser pour assurer la clarification ou la déferrisation d’une eau.

2°/ Principe :

Les essais consistent à apprécier la qualité de la floculation ainsi que la turbidité minimale

après introduction de quantité croissante d’ingrédients en solution dans 5 béchers de 1litre.

3°/ Matériels nécessaires :

Un floculateur à vitesse réglable entre 0 et 150tr/mn ;

Cinq à six vases de 1litre ;

Un siphon ;

Un chrono ou 1 montre ;

Matériels pour mesurer le pH, fer, M.O. ;

Turbidimètre ;

Agitateur.

4°/ Réactifs :

Clarification Déferrisation

Sulfate d’Aluminium (S.A.) :10g/l Chaux (CH.) : 2g/l

Chaux en amont

(CH.)

: 2g/l

5°/ Mode opératoire :

Prélever l’eau brute dans un seau de 10 litres. Noter son aspect.

Mesurer la turbidité, le pH, le teneur en fer et éventuellement les matières

organiques

Remplir les béchers jusqu’au trait 1000 ml avec de l’eau brute agitée.

Brancher le floculateur.

A l’aide d’une pipette, introduire dans chaque bécher des quantités croissante de

réactifs.

II

Placer les béchers sur le floculateur et abaisser les hélices dans l’eau.

Effectuer une agitation rapide à 100tr/min pendant 2mn, puis une agitation lente à

40tr/min pendant 20min. Noter le temps d’apparition des premiers flocs.

Après 15min d’agitation lente, on évaluera la qualité de la floculation ( aspect des

flocs )

Laisser décanter 10 à15min. Noter la vitesse et la cohésion des boues.

Siphonner la moitié de la hauteur d’eau de chacun des béchers.

Contrôler le pH, la turbidité, le fer, les M.O. sur les eaux siphonnées.

Noter chaque bécher selon la qualité de la floculation.

6°/ Expression des résultats :

Soient di : la dose de réactif dans chaque Bécher de 1l (en g/l)

vi : le volume de réactif de concentration C(en g/l) à ajouter dans chaque bécher (en ml)

Bécher N° 1 2 3 4 5 6

Doses de réactifs di (en g/l)

Volume de réactif vi (en ml)

Temps d’apparition des flocs

Aspect des flocs (pas, peu

visible, petit, moyen, gros)

Décantation des flocs

Cohésion des boues

Turbidité eau décantée (E.D)

pH de l’E.D.

Fer dans E.D.

M.O. dans l’E.D.

Notation

CONCLUSION :

La dose optimale de réactif est celle qui correspond à la meilleure notation.

(t : taux d’ingrédient g/m3)

III

Remarque :

Le pH joue un grand rôle dans le traitement des eaux

- Cas du S.A. :

le pH de bonne floculation (6 à 7,2) correspond à la formation maximale du précipité

de Al(OH)3

Reaction chimique

Al2(SO4)3 + 18H2O + 3Ca(HCO3)2 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2 + 18H2O

Pour avoir une bonne floculation, il faut que tout le sulfate d’aluminium

s’hydrolyse sous forme de Al(OH)3

D’où l’adjonction de chaux en amont pour avoir le maximum de Al(OH)3.

Taux de chaux en amont variable entre :

S.A ;

S.A ;

S.A ;

S.A

où S.A : Sulfate d’aluminium

- Cas de la chaux (déferrisation) :

Le pH de bonne floculation (8 à 9) correspond à la formation maximale de précipité de

Fe(OH)3

IV

Annexe II : Norme de potabilité Malagasy [12]

PARAMETRES VALEUR UNITE PARAMETRES VALEUR UNITE

Paramètres Organoleptiques

Couleur Incolore Turbidité 5 NTU

Odeur Absent Saveur Doit être

acceptable

Taux de

dilution

Paramètres physico-chimiques

Température 12 à 25 °C pH 6.5 à 8.5 -

Chlorures 250 mg/l Sulfates 250 mg/l

Magnésium 50 mg/l Sodium - mg/l

Potassium - mg/l Aluminium 0.2 mg/l

Calcium 200 mg/l Conductivité 2000 µS/cm2

Dureté 300 mg/l O2 dissous 75 mg/l

Substances indésirables

Nitrates 50 mg/l Nitrites 0.1 mg/l

Ammonium 0.5 mg/l Azote Kjeldahl Pas de valeur mg/l(N)

M.O 2 mg/l (O2) Phénols 0 mg/l

Pesticides - Manganèse 0.05 mg/l

Bore - mg/l Zinc 5 mg/l

Fer 1 mg/l Fluorure 1.5 mg/l

Cuivre 2 mg/l Argent 0.01 mg/l

Phosphore Pas de

valeur

mg/l Chlore libre 2 mg/l

Substances toxiques

Arsenic 0.05 mg/l Cadmium 0.01 mg/l

Cyanure 0 mg/l Chrome 0 mg/l

Mercure 0 mg/l Nickel 0.05 mg/l

Plomb 0.05 mg/l Antimoine 0 mg/l

Sélénium 0.01 mg/l Polychloro-biphényl 0 mg/l

Paramètres microbiologiques

Coliformes totaux 0 N/100 ml Coliformes

thérmotolérants

0 N/100 ml

Streptocoques 0 N/100 ml E-Coli 0 N/100 ml

V

fécaux

Clostridium Sulfito

réducteurs

0 N/100 ml

VI

Annexe III : Mode opératoire pour le dosage de chaque paramètre [12]

1. Analyses volumétriques

a. Hydrotimétrie ou mesure de la dureté de l’eau

METHODE AU COMPLEXON III

Les cations Ca2+

et Mg2+

sont amenés à former un complexe par le sel disodique de l’E.D.T.A

ou l’Acide Ethylène Diamine Tétra acétique.

La disparition des dernières traces d’éléments libres à doser est décelée par le virage d’un

indicateur spécifique de la dureté totale. La méthode permet de doser la somme des ions

calcium et magnésium.

Mode opératoire pour la dureté calcique TH Ca:

- Prélever 100 ml d’eau à analyser ;

- Ajouter 1 ml de NaOH 3N + quelques cristaux d’indicateur de Patton et

Reeder ;

- Titrer l’échantillon avec de l’E.D.T.A.

- Si V est le volume de l’E.D.T.A. versé pour une prise d’essai de 100 ml, la

dureté calcique est exprimée en :

°F = V ml (1°F en Ca = 4 mg/l et 1°F en Mg = 2.43 mg/l)

Mode opératoire pour la dureté totale :

- Prise de 100ml d’eau à analyser ;

- Ajout d’une solution Tampon TH à pH ≈ 10 de 1 ml ;

- Ajout de quelques gouttes d’un indicateur coloré de N.E.T (Noir Eriochrome

T) pour avoir une coloration rouge -vineux;

- Titrage avec de l’E.D.T.A. jusqu’au virage de la solution à une couleur bleu-

vert ;

- Lecture du volume V de l’E.D.T.A. versé et obtention de la dureté totale de

l’eau °F =V ml.

VII

Expression des résultats :

La dureté magnésienne est la différence entre la dureté totale et la dureté calcique :

°F Mg = °F TH - °F Ca

b. Dosage du Chlorure : Méthode de Mohr

Le nitrate d’argent précipite les chlorures sous forme d’AgCl2. La fin de la réaction est

repérée par l’apparition de la teinte rouge brique du chromate d’argent (début du virage).

Mode opératoire :

- Prélever 100 ml d’eau à analyser ;

- Ajouter 3 à 5 gouttes de K2CrO4 ;

- Titrer avec AgNO3 jusqu’au virage au rouge brique.


Soit V le volume d’AgNO3 versé :

Cl- en mg/l = V ml x 35.5

c. Titre Alcalimétrique Complet (TAC) et Titre Alcalimétrique (TA)

Ces déterminations sont basées sur la neutralisation d’un certain volume d’eau par un acide

minéral dilué, en présence d’indicateur coloré.

Mode opératoire :

- Prélever 100 ml d’eau à analyser dans un bécher ;

- Ajouter 2 à 3 gouttes d’hélianthine (jaune pour TAC) ;

- Titrer avec H2SO4 N/50 en agitant constamment jusqu'à l’obtention du virage

jaune à orange (TAC).


TAC = V ml H2SO4 N/50 (°F) où (1°F en TAC = 12.2 mg/l en HCO3-

)

d. Dosage des matières organiques

L’opération consiste à mesurer en milieu alcalin, la quantité d’oxygène enlevée au

permanganate par les matières organiques d’origine animale ou végétale contenues dans une

eau.

Mode opératoire :

- Prélever 100 ml d’eau à analyser,

- Ajouter 5 ml de NaHCO3 saturé, porter à l’ébullition.

VIII

- Ajouter 10 ml de KMnO4 N/80, porter à l’ébullition pendant 10 min.

- Laisser refroidir, ajouter 5 ml de H2SO4 ½ et 10 ml de Sel de Mohr 5 g /l.

- Titrer avec KMnO4 N/80 jusqu'à l’apparition d’une coloration rose persistante

Soit V1 le volume de KMnO4 versé pour ce dosage.

- Recommencer les mêmes opérations avec de l’eau distillée.

Soit V2 le volume final versé.

- L’oxydabilité des matières organiques au permanganate, exprimée en mg/l

d’oxygène, est égale à : V1-V2.

2. Analyses Colorimétriques

a. Ammonium NH4+ : Méthode Bleu d’Indophénol

En milieu alcalin et en présence de Nitroprussiate, qui agit comme un catalyseur, les ions

ammonium traités par une solution d’hypochlorite de sodium et de phénol donnent du bleu

d’indophénol susceptible d’un dosage colorimétrique.

Toute la verrerie doit être lavée avec une solution d’acide chlorhydrique à 5%, rincée à l’eau

dé ionisée ou fraîchement distillée.

Mode opératoire :

- Eau à analyser : 50ml + 2ml de solution de phénol + 2ml de solution de

nitroprussiate + 5ml de solution oxydante

- Agiter énergiquement et laisser reposer 1h à T° 20 à 27°C.

- Lecture à 640nm donne directement la concentration : C°NH4+ en mg/l

b. Nitrites NO2-

En milieu acide (pH : 1,9) la diazotation de l’amino-4 benzène sulfonamide par les nitrites en

présence du déchlorhydrate de N – (naphtyl 1) diamino-1,2 éthane donne un complexe rose

susceptible d’un dosage colorimétrique à λ = 540nm.

Mode opératoire :

- 50 ml d’eau à analyser + 1gouttes H3PO4 + 1 ml de réactif coloré ;

- Laisser reposer 15min ;

IX

- Lecture à 540nm donne la concentration :

L NO2- où (C°NO2- mg/l = LNO2- x 3, 29)

c. Nitrates NO3-

Les nitrates sont réduits en nitrites par du cadmium traité au sulfate de cuivre. Les nitrites

produits, donnent avec l’amino-4 benzène sulfonamide un composé diazoïque qui couplé avec

N-(Naphtyl-1) diamine 1,2 éthane donne un complexe rose susceptible d’un dosage

colorimètrique à λ = 540nm.

Mode opératoire :

- Eau à analyser 50ml + HCl ou NaOH 3N pour avoir pH entre 7 et 9 +1,25ml

de solution tampon concentrée ;

- Percoler l’échantillon à travers la colonne à Cd à un débit de 7 à 10ml/min ;

- Jeter les 25 premiers ml de l’échantillon ;

- Récupérer le reste + réactifs coloré ;

- Laisser reposer 15min ;

- Lecture à 540nm donne la concentration : L = LNO3- + LNO2-

D’où: LNO3- = L - LNO2- avec (C°NO3- mg/l = LNO3-x 4, 43)

d. Sulfates : Méthode néphélométrique

Les sulfates sont précipités en milieu chlorhydrique à l’état de sulfate de baryum. Le

précipité ainsi obtenu est stabilisé à l’aide d’une solution de ‘‘ TWEEN 20 ’’ ou de polyvinyl-

pyrolidine des suspensions homogènes sont mesurées au spectromètre.

Mode opératoire :

- Eau à analyser 39ml + 1ml HCl + 5ml BaCl2

- Agiter énergiquement et laisser reposer 15mn.

- Lecture à 650nm donne directement SO42- mg/l = C°

e. Dosage du fer total

En milieu ammoniacal, le diméthylglyoxime donne en présence du fer Fe2+

, un complexe de

coloration rose dont l’intensité est fonction croissante de la concentration.

X

Mode opératoire :

- Prélever 100 ml d’eau ;

- Ajouter 1jauge de dithionite de sodium. Agiter jusqu'à dissolution du réactif;

- Ajouter 16 à 20 gouttes (2ml) de diméthylglyoxime. Agiter. Attendre 2 min ;

- Ajouter encore 16 à 20 gouttes (2ml) d’ammoniaque. Agiter. Attendre 2 min ;

- Comparer la couleur de cette solution avec celle des plaquettes étalons. Lire la

teneur en fer correspondante en mg/l.

On effectue la comparaison comme suit :

à la partie supérieure pour " FER 0,06 à 1 mg/l "

sous la face antérieure pour " FER 0,3 à5 mg/l "

Comparateur hydrocure

XI

0,06 à 1 mg/l 0,3 à5 mg/l

Plaquette de comparaison

Si l’intensité de couleur est supérieure à celle des écrans, faire une dilution préalable et tenir

compte du facteur de dilution dans l’expression des résultats.

Le facteur de dilution étant défini comme le rapport :

Où V : volume du flacon pour faire la dilution

v : volume de la prise d’essai.

Remarque :

Pour les conversions des unités on a les correspondances suivantes pour chaque paramètre

analyses avec leur facteur de multiplication.

1 mg/l de Cl- = V °F * 35.5 où : V est le volume de la solution titrant AgNO3

nécessaire jusqu’au virage de l’échantillon à analyser ;

1°F en Ca = 4 mg/L de Ca ;

1°F en Mg = 2.43mg/L où : TH Mg = TH – TH Ca

1°F en TAC = 12.2 mg/l en HCO3- où : TAC = V ml H2SO4 N/50 (°F)

V

v

XII

Annexe IV : Photographies de quelques appareils utilisés en

laboratoire

Ionomètre Conductivimètre

Turbidimètre

XIII

Bibliographie

[1] : Arnaud : Chapitre12 Bilan des impacts et des mesures d’atténuation

[2] : Babineau Daniel, Barbeau Benoît : Volume 1, 2006

[3] : DIETRICH : La technologie efficace pour la purification de l’eau : le poly aluminium

Chloride (PAC)

[4] : FERLAND Julie : Règlement sur la qualité de l’eau, 2012

[5] : Institut de Conseil et d'Eudes en Développement Durable Asbl: Situation

Environnementale des Industries, 2007

[6] : LOUNNAS Amel : Amélioration des procédés de clarification des eaux de la

station Hamadi- de Skida, Mémoire de Magister à l’Université de l’Algérie, 1955

[7] : Moletta René : Chapitre 4 la pollution de l’eau

[8] : Première année Bac Pro secrétariat : L’eau, Lycée Professionnel A. Lomet

[9] : RAJAONA Solofoniaina Marc Francia : Traitement des eaux de la JIRAMA

Mandroseza, rapport de stage, 2005

[10] : RAJAONARISON Tokilalaina Yannick : rapport de stage au sein de la JIRAMA

Mandroseza », Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, Département Génie

Chimique, 2011

[11] : RAMANANTENASOA Lalaina : Contribution à l’étude environnementale de la

centrale thermique d’Ambohimanambola en vue de sa mise en conformité, Mémoire de fin

d’étude du Département Génie Chimique à l’Ecole Supérieure Polytechnique

d’Antananarivo (ESPA), 2006

[12] : RAMELINA Miharifeno Andrianahasina: Conception et réalisation d’une cellule

d’électrocoagulation pour le traitement des eaux, Mémoire de fin d’étude du Département

Mines à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo (ESPA)

[13] : RAMINOMALALA Fanjanirina : Contribution à l’amélioration de la gestion de

recouvrement des créances cas de la société JIRAMA, Mémoire de maîtrise ès-Sciences en

gestion de la Faculté de Droit, de l’Economie, de Gestion et de Sociologie de l’Université

d’Antananarivo, 2004

[14] : RAMPARANY Raroalafimamy : contribution à l’amélioration du traitement

d’eau à Mandroseza , 2007

[15] : RAZAFIMAHATRATRA Marius Nirina: Rapport de stage au sein de la société

Jirama, 2013

[16] : TOSUN BAYRAKTAR Ayse : Traitement des eaux usées

XIV

[17] : Un Water : Journée mondiale de l’eau

[18] : Cours eau potable

[19] : Document 1 sur la fondation de l’eau potable sûre

[20] : Document 2 sur la fondation de l’eau potable sûre

Webographie

[21] : Coagulation-floculation dimensionnement.htm

[22] : http://www.cactuspro.com/encyclo/Moringa

[23] : http://www.ms-protech.com/fr/cms/comparaison-des-coagulants-organiques-etmineraux

[24] : Eau polluée. Quels sont les dangers pour la santé.htm

[25] : Mémoire Online - Réflexion sur la caractérisation physico-chimique des effluents

liquides rejetés dans la grande sebkha d'Oran - YAHIATENE Sofiane et TAHIRIM El

Tiadj.htm

http://www.cactuspro.com/encyclo/Moringa

http://www.ms-protech.com/fr/cms/comparaison-des-coagulants-organiques-etmineraux

XV

Table des matières

Remerciements………………………………………………………………………………...............i

Sommaire………………………………………………………………………………………………ii

Liste des figures………………………………………………………………………………………..iii

Liste des tableaux……………………………………………...............................................................iv

Liste des annexes…………………………………………………………………………………..……v

Liste des abréviations…………………………………………………………………………………..vi

Introduction……………………………………………………………………………………………..1

Partie 1 : Aperçu général sur la société Jirama et le traitement de l’eau

Chapitre 1 : Présentation de la société Jirama………………………………………………………….3

I.1. Historique…………………………………………………………………………………………3

I.1.1. Période avant 1975……………………………………………………………………………3

I.1.2. Période après 1975……………………………………………………………………………3

I.2. Structure organisationnelle de la société ………………………………………………………...4

I.2.1. Organisation………………………………………………………………………………….4

I.2.2. Organigramme……………………………………………………………………………….4

I.3. Activités………………………………………………………………………………………….6

I.3.1. Activité sur l’électricité……………………………………………………………………….6

I.3.2. Activité sur l’eau……………………………………………………………………………...6

Chapitre 2 : Généralités sur le traitement des eaux……………………………………………………..7

II.1. Généralités sur l’eau……………………………………………………………………………....7

II.1.1. Ressources naturelles……………………………………………………………....................7

II.1.2. Eau brute et eau potable……………………………………………………………………...8

II.1.3. Paramètres de qualité des eaux………………………………………………………………8

II.2. Traitement des eaux de Mandroseza…………………………………………………………….12

II.2.1. Description de la station de Mandroseza…………………………………………………….13

II.2.2. Processus de traitement……………………………………………………………………....15

XVI

Chapitre 3 : Description détaillée du processus de coagulation-floculation…………………………..19

III.1. Coagulation-floculation………………………………………………………………………..19

III.1.1. Définition…………………………………………………………………………………....19

III.1.2. Solutions colloïdales………………………………………………………………………..20

III.2. Coagulants et floculants………………………………………………………………………..22

III.2.1. Choix du coagulant………………………………………………………………………….22

III.2.2. Différents types de coagulants-floculants utilisés…………..………………………………23

III.2.3. Comparaison entre coagulants organiques et minéraux…………………………………….24

Partie 2 : Etudes expérimentales

Chapitre 4 : Réactifs et matériels utilisés…..........................................................................................27

IV.1. Réactifs utilisés………………………………………………………………………………...27

IV.1.1. Réactifs utilisés lors du traitement…………………………………………………………..27

IV.1.2. Réactifs utilisés lors des analyses……………………………………………………………29

IV.2. Matériels utilisés………………………………………………………………………………..31

IV.2.1. Matériels utilisés durant les essais…………………………………………………………...31

IV.2.2. Matériels utilisés durant les analyses………………………………………………………...32

Chapitre 5 : Essais et résultats obtenus………………………………………………………………...34

V.1. Essais…………………………………………………………………………………………….34

V.1.1. Description simple du jar test………………………………………………………………...34

V.1.2. Demande en chlore…………………………………………………………………………...34

V.1.3. Formule de traitement………………………………………………………………………...35

V.1.4. Essais effectués…………………………………………………………………………..…...35

V.2. Résultats…………………………………………………………………………………………37

V.2.1. Expression du résultat des essais……………………………………………………………..37

V.2.2. Demande en chlore…………………………...……………………………………………...45

V.2.3. Analyse complète…………………………………………………………………………….46

Chapitre 6 : Interprétation des résultats..……………………………………………………………...47

VI.1. Interprétation des données physico-chimiques………………………………………………..47

VI.1.1. Essai n°1……………………………………………………………………………………47

XVII

VI.1.2. Essai n°2……………………………………………………………………………………49

VI.1.3. Essai n°3……………………………………………………………………………………52

VI.1.4. Essai n°4……………………………………………………………………………………53

VI.2. Comparaison entre l’utilisation du sulfate d’aluminium-chaux et sulfate d’aluminium-chlorure

ferrique……………………………………………………………………………………………….55

Chapitre 7 : Estimation des coûts ...............…....................................................................................57

VII.1. Produits actuels utilisés……………………………………………………………………...57

VII.1.1. Calcul des dépenses……………………………………………………………………... 57

VII.1.2. Etalonnage………………………………………………………………………………. 60

VII.2. Coûts totaux des produits proposés………………………………………………………....60

VII.3. Comparaison…………………………………………………………………………………64

Partie 3 : Etat de lieu

Chapitre 8 : Généralités sur la pollution des eaux de surface……………………………………….66

VIII.1. Pollution des eaux………………………………………………………………………….66

VIII.1.1. Origine de la pollution………………………………………………………………….66

VIII.1.2. Principaux polluants des eaux naturelles….....................................................................68

VIII.2. Mesure de prévention et/ou d’atténuation………………………………………………....70

VIII.2.1. Protection des ressources en eau contre les différents polluants……………………….70

VIII.2.2. Mesures de protection des ressources en eau par une industrie minière……………….71

VIII.3. Eaux usées des industries….………………………………………………………………72

VIII.3.1. Cas de l’eau dans une industrie minière………………………………………………..72

VIII.3.2. Traitement de l’eau usée………………………………………………………………..73

VIII.4. Suivi de la qualité de l’eau………………………………………………………………...76

Chapitre 9 : Environnement du Lac Mandroseza.......................................................................…..77

IX.1. Description des alentours……………………………………………………………………77

IX.2. Menaces constatées………………………………………………………………………….77

IX.3. Mesures d’atténuation……………………………………………………………………….81

Chapitre 10 : Impacts de la pollution des eaux de surface........................................................…....82

X.1. Impacts des polluants présents dans un lac……………………………………………….....82

XVIII

X.1.1. Lac sans polluants externes……………………………………………………………..82

X.1.2. Lac contenant des polluants….………………………………………………………....83

X.2. Conséquences de la pollution de l’eau……………………………………………………..84

X.2.1. Conséquences sanitaires………………………………………………………………...84

X.2.2. Conséquences écologiques……………………………………………………………...85

X.2.3. Conséquences esthétiques………………………………………………………………85

X.2.4. Conséquences industrielles……………………………………………………………..85

X.2.5. Conséquences agricoles………………………………………………………………...85

X.3. Impacts sur l’usine de traitement de l’eau…………………………………………………85

Conclusion………………………………………………………………………………………..87

Annexe I………………………………………………………………………………………..….I

Annexe II…………………………………………………………………………………………IV

Annexe III……………………………………………………………………………………...…VI

Annexe IV……………………………………………………………………………………….XII

Bibliographie……………………………………………………………………………………XIII

Webographie…………………………………………………………………………………….XIV

Table des matières………………………………………………………………………………..XV

XIX

Titre : « SULFATE D’ALUMINIUM ET CHLORURE FERRIQUE, COAGULANTS DANS

LE TRAITEMENT DES EAUX »

Nombre de pages : 87

Nombre de figures : 42

Nombre de tableaux : 39

Nombre des annexes : 4

RESUME

Ce travail a été entrepris dans le but de tester l’efficacité des deux sels trivalents : le sulfate

d’aluminium et le chlorure ferrique utilisés simultanément comme coagulants. Le choix des

coagulants dans le traitement des eaux a une importance primordiale car la qualité de l’eau

traitée ainsi que la santé des consommateurs en dépendent. L’optimisation des processus

physico-chimiques a également été visée pour la formation de gros flocs et la forte cohésion

entre ces derniers. La présence de particules fines non décantables nécessite une opération de

filtration.

Mots clés : coagulants, traitement des eaux, sulfate d’aluminium, chlorure ferrique, procédés

physico-chimiques

SUMMARY

This work was undertaken to test the efficiency of two trivalent salts: aluminum sulfate and

ferric chloride used simultaneously as coagulants. The choice of coagulants in water treatment

is of paramount importance for the quality of treated water because the health of consumers

depends. Optimization of physico-chemical processes has also been referred to the formation

of large flocks and the strong cohesion between them. The presence of non-settleable fine

particles requires a filtration operation.

Key words: coagulants, water treatment, aluminum sulfate, ferric chloride, physic-chemical

processes

Auteur : RAMISASOA Tatamo Mihaja

Tél : 033 14 682 27

Mail : [email protected]

Rapporteurs : Madame RAMBOLAMANANA Voahangy, Maître de Conférences, Chef de

Département des Sciences de la Terre à l’Université d’Antananarivo

Monsieur FABIEN Rémi Roger, Enseignant chercheur à l’Ecole Supérieure

Polytechnique d’Antananarivo

mailto:[email protected]

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE DEPARTEMENT MINES

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