Détermination de la pollution résiduelle d'une station d'épuration par lagunage naturel "cas de la lagune de béni-messous"

Introduction :

Le lagunage naturel est l'une des techniques les plus appropriées de traitement des eaux usées pour notre pays, à caractère semi-aride, réunissant toutes les conditions favorables à son exploitation.

Nous avons choisi, pour évaluer l'efficacité de cette technique, de baser le présent mémoire sur l'étude de la station d'épuration par lagunage naturel de Béni-Messous.

Toutefois, Il est essentiel de bien connaitre la zone d'étude afin de déterminer et cerner les principaux facteurs influençant le traitement des eaux usées, et de ce fait, la qualité des eaux usées épurées. Ainsi, nous nous intéresserons à l'environnement du site : situation géographique, conditions climatiques et structures sociales locales ainsi qu'aux caractéristiques des eaux usées à traiter. D'autant plus que, c'est en fonction de ces derniers, que se fait le choix même de l'implantation du lagunage naturel.

4.1. Étude du lagunage naturel de Béni-Messous : 4.1.1. Localisation géographique :

La station de lagunage, dont fait l'objet notre étude, se situe dans la commune de Béni-Messous, du coté Ouest de la wilaya d'Alger. Elle se trouve à 5 Km de l'embouchure de l'oued de Béni Messous qui origine à l'Est de la commune de Bouzaréah, traverse les communes de Béni-Messous et Chéraga et débouche du coté Ouest dans la baie d'EL Djamila au niveau de la plage « Les Dunes ». (voir figure 4).

Baie
D'EL Djamila

1939 km

Implantation du lagunage de Béni-Messous Embouchure de l'Oued de Béni-Messous

Chéraga

Ain Benian

cp : 36^° 46'50.00» N X, : 02^° 56'50.00» E

y : Latitude

k : Longitude

Figure 4 : Localisation géographique du lagunage naturel de Béni-Messous
(Google Earth, 2007).

Constituée de quatre bassins en série et occupant environ 13 hectares, la station d'épuration par lagunage naturel de Béni-Messous s'implante entre la commune de Ain Benian et celle de Chéraga ; à proximité du chemin wilayal, CW n^°11 et adjacente à des terres agricoles. (voir figure 5).

Figure 5 : Photo satellite du lagunage naturel de Béni-Messous (Google Earth, 2007). 4.1.2. Dimensionnement et caractéristiques des lagunes :

Le plan schématique du lagunage naturel de Béni-Messous, représenté par la figure 6, présente la série des quatre bassins, en parallèles à l'Oued de Béni-Messous, ainsi qu'un déversoir (dispositif contre les fortes crues) à l'extrémité gauche du premier et du deuxième bassin. Avant d'être acheminées vers le premier bassin de la station, les eaux usées brutes passent par un dégrilleur.

· Déversoir

Dégrilleur

·

·

CW n°11

N

Figure 6 : Schéma du lagunage naturel de Béni-Messous.

Une étude topographique, sur terrain du site, a permis de dimensionner les lagunes. Les résultats des mesures ainsi que les caractéristiques de chacune d'entre-elles sont regroupés dans le tableau 5.

Tableau 5 : Dimensions et caractéristiques des quatre bassins du lagunage naturel
de Béni-Messous. (DHEEWA, 2001)¹.

Bassin n^°	Longueur (m)	Largeur (m)	Profondeur (m)	Surface (m2)	Volume (m3)	Caractéristiques
1	300	60	3,5	18000	63000	- Appelé lagune de décantation. - Contient un déversoir pour l'évacuation des eaux usées en cas de fortes crues.
2	175	40	2	7000	14000	- Contient aussi un déversoir. - Son rôle principal est la minéralisation des boues.
3	95	40	1,5	3800	5700	- Permet aussi la minéralisation des boues.
4	80	38	1 5 ,	3040	4560	- Son rôle est l'affinage de l'épuration.

4.1.3. Caractéristiques des eaux usées :

Selon les données fournies par la DHEEWA² (2001), les eaux usées parvenant à la station par lagunage naturel de Béni-Messous sont caractérisées par :

Débit moyen des eaux usées urbaines	8336 m^3/j
Débit des eaux industrielles	940 m^3/j
Débit moyen total des eaux	9276 m^3/j
Débit moyen horaire des eaux	387 m^3/h
Débit de pointe des eaux usées	773 m^3/j
DBO5 (charge journalière)	5439 Kg/j
DCO (charge journalière)	8640 Kg/j

4.1.4. Temps de séjour dans les lagunes :

Le temps de séjour (TS) désigne le temps nécessaire que doivent séjourner les eaux usées dans chaque bassin pour permettre leur épuration. Si l'on considère l'écoulement des eaux comme un écoulement laminaire, on admettra que le débit est constant. Le temps de séjour pourra être calculé grâce à l'équation suivante :

TS = V/Q

Où :

TS : Temps de séjour (j) ;

V : Volume du bassin (m³) ;

Q : Débit moyen d'entrée des eaux usées (m³/j).

^{1 2} DHEEWA : Direction de l'Hydraulique et de l'Économie de l'Eau de la Wilaya d'Alger.

Les lagunes de Béni-Messous ont chacune, en correspondance à leurs volumes différents, un temps de séjour propre. Ci-après sont regroupés, les temps de séjour des quatre lagunes ainsi que le temps de séjour global :

Bassin n°	Temps de séjour (j)
1	7
2	2
3	1
4	1
TOTAL	11

4.2. Étude géologique de la région de Béni-Messous :

Les sols de la région se composent de marnes bleues, de grés et de schistes métamorphiques. Les grès et poudingues carténniens, qui affleurent d'Alger à la commune de Béni Messous, reposent sur les schistes cristallophylliens du massif ancien de Bouzaréah et plongent vers le sud sous les marnes bleues plais anciennes. Ce sont des grés grossiers, peu fissurés, qui débutent par un poudingue mal cimenté remaniant sur 1 à 2 mètres des éléments du massif ancien et qui renferment des lits de gravier discontinus.

Le sol comprend également des sables dunaires fins, par endroits légèrement argileux et cimentés à la base en un gré calcaire constituant de petites corniches. L'épaisseur de cet ensemble n'excède pas 50 mètres.

Les conditions géologiques sont particulièrement identiques dans toute la région considérée. Les dépôts alluvionnaires, qui comblent le fond des vallons, sont essentiellement argileux et très peu perméables. Seuls les grés et poudingues carténniens sont perméables. Ces derniers sont atteints à 50 mètres de profondeur. Les profils et sondages réalisés à proximité du site laissent apparaitre les couches supérieures du sous-sol composé essentiellement de sables.

4.3. Étude hydrologique de la région de Béni-Messous :

Le substratum rattaché aux nappes phréatiques du sahel est caractérisé par une bonne perméabilité.

Les grés et poudingues carténiennes qui affleurent d'Alger à la commune de BéniMessous contiennent une nappe qui s'épanche par quelques petites sources descendant vers l'Oued Béni Messous. Cette nappe, liée dans la zone de l'affleurement à la nappe phréatique des terrains anciens, se met en charge vers le sud sous les marnes bleues. De petites nappes libres existent, elles sont alimentées exclusivement par la pluviométrie et s'écoulent vers la mer.

4.4. Étude démographique de la population concernée :

Selon les données recueillies lors du Recensement Général de la Population et de l'Habitat (RGPH) de 2004 pour les communes concernées par l'Oued de Béni-Messous (auquel est rattaché le lagunage naturel), le nombre d'habitant pour chaque commune est :

Commune		Nombre d'habitant
Béni-Messous		19407
Chéraga		66991
Dély Ibrahim		34361
Bouzaréah		75797
	TOTAL	196556

4.5. Description des conditions climatiques :

Dans un système lagunaire, le climat affecte, de façon directe, les processus biologiques qui s'y déroulent, et par conséquent, le rendement épuratoire des lagunes.

Le climat est une synthèse de la variation des conditions atmosphériques d'une région sur une période d'environs 10 ans. Elle est réalisée à l'aide de moyennes établies à partir de mesures statistiques (annuelles et mensuelles) se basant sur les données atmosphériques locales.

A l'aide des données climatiques recueillies entre 1995 et 2005 par l'Office National de la Météorologie (ONM), pour la région de Béni-Messous (voir annexe 3), nous pouvons étudier les principales conditions climatiques intervenant dans le bon fonctionnement du lagunage naturel, à savoir : la température, l'ensoleillement, les vents, la pluviométrie et l'évaporation.

4.5.1. Température :

Deux saisons dominent dans la région de Béni-Messous ; une saison chaude qui s'étale de Juin à Octobre où les températures moyennes de l'air varient entre 20^°C et 27^°C et se rafraichissent en Novembre et une autre saison qui débute en Décembre et s'achève en Mars où les températures moyennes varient entre 11^°C et 18^°C.

Sur la figure suivante nous pouvons apprécier la variation moyenne des températures maximales et minimales entre 1995 et 2005.

Figure 7 : Profil de variation des températures moyennes de l'air.

4.5.2. Ensoleillement :

La région de Béni-Messous est caractérisée par un été ensoleillé et un hiver nuageux. La figure suivante révèle l'existence de trois périodes où l'ensoleillement est :

· Fort entre Juin et Août atteignant son maximum, 329 h en Juillet ;

· Faible de Novembre à Février avec une moyenne de 210 h ;

· Moyen réparti en deux phases, de Mars à Mai et de Septembre à Octobre.

Figure 8 : Profil de l'ensoleillement mensuel moyen dans la région de Béni-Messous.

Figure 9 : Profil de variation de l'ensoleillement.

4.5.3. Vents :

Les vents soufflent environ 60 % du temps dans la région de Béni-Messous. Cependant, les plus importants d'entre eux, de secteur Sud-ouest, ne soufflent que 14 % du temps.

Tableau 6 : Répartition annuelle des vents sur huit directions dans la région de Béni-Messous (ONM, 1960-2004).

Secteurs	N	NE	E	SE	S	SO	O	NO		Calme	Pourcentage par direction
11,8	11,9	4	1,3	5,3	13,5	10,1	4,9	37,1

Figure 10 : Répartition annuelle des vents sur huit directions
de la région de Béni-Messous (en %).

4.5.4. Pluviométrie :

À Béni-Messous, les pluies sont fréquentes en automne et en hiver et diminuent dés la fin du printemps et deviennent presque nulles en été.

Deux saisons humides se distinguent : l'une allant du mois de Novembre au mois de Février où la moyenne mensuelle maximale atteint 93 mm et l'autre plutôt sèche allant du mois de Juin au mois d'Octobre avec un minimum de 1,95 mm. Il existe cependant, une période transitoire entre Mars et Mai où les précipitations moyennes varient entre 45 et 64 mm.

Figure 11 : Précipitations annuelles dans la région de Béni-Messous.

4.5.5. Évaporation :

L'évaporation dans la région de Béni-Messous atteint son maximum au mois d'Août avec une valeur de 141 mm ; tandis qu'au mois de Février, elle enregistre sa moyenne mensuelle minimale avec une valeur de 52 mm. La moyenne annuelle est de 1104 mm.

La figure 12 indique qu'il existe trois périodes :

1

2

3

Une première, où l'évaporation est plus importante que les précipitations correspondant ainsi à une saison sèche de Mai à Octobre ;

Une deuxième, où les précipitations sont plus importantes de Novembre à Février ;

Une troisième, de transition, où l'évaporation est légèrement supérieure aux précipitations et qui ne dure que deux mois, de Mars à Avril.

Figure 12 : Profil évaporations-précipitations de la région de Béni-Messous. Conclusion :

La lagune de Béni-Messous s'implante dans une région caractérisée par un climat méditerranéen ; avec un hiver plutôt humide et doux et un été relativement chaud et aride. En effet, la région de Béni-Messous connaît une saison humide de sept mois et une saison sèche de cinq mois correspondant à la période estivale.

Contrairement à l'Hiver où l'activité biologique dans les lagunes est ralentie, en été, elle atteint sont optimum par les températures modérées enregistrées dans la zone, ainsi que par un fort ensoleillement, une grande évaporation et une pluviométrie presque nulle.