Memoire Online - Traitement des eaux usées urbaines par boues activées au niveau de la ville de Bordj Bou Arreridj en Algérie effectué par la station d'épuration des eaux usées ONA

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Université Mohamed El Bachir Elibrahimi -Bordj Bou Arreridj Faculté des Sciences et de la Technologie Département : Génie de l'environnement

THÈME :

Traitement des eaux usées urbaines par boues activées au
niveau de la ville de Bordj Bou Arreridj effectué par la
station d'épuration des eaux usées ONA

Dédicace

Aux êtres les plus chers au monde, mon défunt père Allah yarahmou en implorant Dieu tout puissant de l'accueillir en son vaste paradis, à ma chère mère

pour son courage et sa dévotion en leur exprimant tout mon respect et mon amour et en leur témoignant toute ma reconnaissance et ma gratitude pour leurs efforts et leurs

sacrifices fournis pour ma réussite.
À tous les membres de ma famille ; mes soeurs : Afef, Ibitssem, Insaf et Massilva pour
leur présence
À Mon beau frère : Ahmed pour son soutient
À mes neveux : Danyl et Darine pour la joie et le bonheur qu'ils m'apportent
Aux familles : Dekhil et Bouhani pour avoir cru en moi.
À mes meilleurs amis : Nounou, Salah, Adlène et Mohamed pour leur support au
quotidien.
À Toute ma promotion 2éme année master (2012/2013) et à tous mes enseignants.
À toutes les personnes qui m'ont aidé, soutenu et contribué de prés ou de loin à la

Dédicaces

Avant tous, je dédie ce travail à l'aime de ma chère grande mère Fatma Que
Dieu, dans sa grand miséricorde la garde et lui alloue une place de choix
dans son royaume céleste.
D'un coeur plein d'amour et de fierté, je dédie ce modeste travail à mes deux
bougies qui brulent pour m'éclairer le chemin, à la personne qui m'est la plus
chère au monde : ma mère qui m a élevé, éduqué et sacrifié toutes les belles
années de sa vie pour moi, et à mon père qui n'a jamais cessé de combattre
pour me voir réussir un jour, que dieu les protège pour nous.
A mon petit frére Said nad jm edine.
A mes soeurs : Dhikra , Hadjer et Kaouther .
A mes tantes : Samira, Nawel, Rokaya , Fatima .
A mes oncles et leurs femmes, à mes cousins et cousines.
A mes amies : Houda,Hanan ,Amira

En premier lieu, nous tenons à manifester notre louange à Dieu par aisance et excellence de nous avoir donné la volonté et la santé pour pouvoir achever ce travail, veuille-t-Il nous guider toujours dans le droit chemin.

Nous tenons à remercier vivement Mr. Hallati abdlhak d'avoir dirigé ce travail et surtout pour sa collaboration et ses conseils précieux.

Nous n'omettrons jamais d'exprimer toutes nos gratitudes à tout le staff de la station d'épuration de la wilaya de Bordj Bou Arreridj, qui n'ont épargné aucun effort pour que nos travaux se termine dans les bonnes conditions.

Aux enseignants de la filière du génie de l'environnement ainsi que tout le
personnel du département et de la faculté des sciences et de la technologie de
l'université de Bordj Bou Arreridj et

Nous terminons ces remerciements en saluant vivement les membres du jury pour l'honneur qu'ils nous ont fait en acceptant de juger ce travail. Que tous ceux qui nous ont aidé trouvent ici l'expression de notre Gratitude.

Résumé

Les eaux usées sont susceptibles de renfermer et véhiculer une grande variété d'un polluant organique et d'agent pathogène pour l'homme. Les organismes pathogènes présents dans les eaux usées d'une collectivité en reflètent l'état sanitaire.

Le traitement de l'eau usée a pour but principale d'éliminer ou détruire ces polluants et ces microorganismes

L'objectif principale de ce travail et de faire évaluer la qualité de traitement physico-chimique et microbiologique de la station d'épuration des eaux-ONA de Bordj Bou Arreridj et cela en effectuant les analyses physico-chimique et le dénombrement des indicateur de contamination fécale des eaux usées de la station d'épuration en trois point de traitement, l'eau brute, au niveau de décanteur et l'eau de sortie.

Les résultats obtenus après traitement montrent une diminution de la DBO5 et de la DCO et que ces valeurs sont dans les normes. Pour les germes fécaux, l'ensemble des résultats sont supérieurs aux normes ce qui explique une contamination microbienne intense.

Mot clé : eaux usée, traitement physico-chimiques, traitement bactériologique.

Abstract

Wastewater is likely to contain and convey a wide variety of organic pollutant and pathogen for humans. Pathogens present in the wastewater of a community reflect the health status.

Treatment of waste water main goal is to eliminate or destroy these pollutants and microorganisms

The main objective of this work and to assess the quality of physico-chemical and microbiological of the WWTP water-ONA Bordj Bou Arreridj and that by making the physicochemical analysis and enumeration of contamination indicator fecal sewage treatment plant in the three treatment point, the raw water level and water separator outlet.

The results obtained after treatment show a decrease of BOD5 and COD and that these values are in the standards. For fecal germs, all results are above the standards which explain the intense microbial contamination.

SOMMAIRE

Chapitre I : Généralités sur les eaux usées

Chapitre II : procédés de traitement des eaux usées

II-4-2-Fiche technique de la station d'épuration des eaux usées de la ville de Bordj Bou

Chapitre III : contrôle bactériologique

Chapitre IV : Matériels et méthodes

Chapitre V : Résultats et discussion

b-Discussion des résultats relatifs aux dénombrements streptocoques fécaux 64

c-discussion des résultats relatifs aux dénombrements Staphylococcus aureus 65

Liste des abréviations

LITSHY : Bouillon glucosé à l'éthyle violet et à l'Acide de sodium. VRBG : gélose glucosée biliée au cristal violet et au rouge neutre. GC : gélose cantoni.

Liste de tableaux

Liste des figures

Figure 16: Recherche et dénombrement des coliformes en milieu liquide (colimétrie) 52

Introduction générale

L'eau ne peut être considérée comme un simple produit commercial, elle doit être classée comme un patrimoine universel qui doit être protégée, défendue et traitée comme tel. (Devaux I, 1999)

L'eau est une denrée de plus en plus rare en Algérie et de moins en moins renouvelable. Elle fait actuellement l'objet d'une exploitation concurrentielle entre les besoins de la population, ceux de l'agriculture et de l'industrie qui se disputent une disponibilité limitée.

La pollution des eaux de surface et souterraines est possible par les rejets d'eaux usées tant domestiques qu'industrielles ainsi que par l'utilisation d'engrais et de pesticides en agriculture. La pollution risque de constituer, à court terme, un risque de pénurie d'eau accentué imposant la nécessité de protéger cette ressource contre toute altération et utilisation irrationnelle.

L'intérêt porté par les pouvoirs publics algériens au traitement des eaux usées s'est manifesté par l'allocation de crédits importants à la réalisation de stations d'épurations qui sont en nombre d'une centaine déjà réalisées ou en voie de réalisation. (Hamza D. 2004)

La qualité de l'eau constitue un enjeu environnemental primordial. Les polluants contenu dans les eaux usées ont des origines diverses. Les cinq principales catégories de pollueurs sont : l'industrie, l'agriculture, les ménages, les transports et l'urbanisation. Le rejet de ces eaux dans le milieu naturel est la principale pollution qui affecte nos cours d'eaux et plus généralement tout le milieu naturel.

Les eaux résiduaires peuvent être chargées par de nombreux polluants et constituent des milieux parfois très complexes. L'analyse de ces eaux résiduaires permet d'identifier la ou les substances indésirables qu'on doit éliminer a priori lors d'un traitement d'épuration. La charge en agents polluants dans une eau peut être évaluée à partir de certains paramètres.

Le but de notre travail est de contrôler l'élimination de la matière organique et minérale ainsi que la qualité microbiologique des eaux usées de la station d'épuration de la wilaya de Bordj Bou Arreridj, et cela après la sortie du bassin d'aération a boue activé et de la comparer avec celle de l'eau brute.

Ces analyses divisées en deux parties : analyse physico-chimiques et analyses bactériologiques.

Pour l'analyse physico-chimique le travail expérimental à pour objet le contrôle de la

L'analyse bactériologique d'eau usée consiste à la recherche et dénombrement des pathogènes qu'elle contient.

Ce travail, est divisé en Cinq chapitre, dont le premier chapitre portera une généralité sur les eaux usées, dans le deuxième chapitre nous présentons les différents procédés de traitement des eaux usées.

Dans le chapitre trois, nous définissons les principaux tests de contrôle bactériologique de l'eau. Le chapitre quatre réservé aux matériels et méthodes d'analyse physico-chimiques et bactériologique, tandis que le dernier chapitre est réservé aux résultats et discussion.

Chapitre I :

Généralités sur les eaux usées.

I .1. Définition des eaux usées :

Les eaux usées sont utilisées pour des usages domestiques, industriels ou même agricole, constituant donc un effluent pollué qui sont rejetées dans un émissaire d'égout. Ils regroupent les eaux usées domestiques (les eaux vannes et les eaux Ménagères), les eaux de ruissellement et les effluents industriels (eaux usées des usines). (Baumont et al. 2004).

I.2. Les types des eaux usées :

I.2.1. Les eaux usées domestiques :

Les eaux usées domestiques comprennent les eaux ménagères (eaux de toilette, de Lessive, de cuisine) et les eaux vannes (urines et matières fécales), dans le système dit « tout-à-l'égout » (Baumont et al. 2004).

Les eaux usées domestiques contiennent des matières minérales et des matières Organiques. Les matières minérales (chlorures, phosphates, sulfates, etc.) et les matières Organiques constituées de composés ternaires, tels que les sucres et les graisses (formés de Carbone, oxygène et hydrogène, mais aussi d'azote et, dans certains cas, d'autres corps tels Que soufre, phosphore, fer, etc.) (Vaillant, 1974).

I.2.2. Les eaux usées urbaines :

Les eaux usées urbaines comprennent les eaux usées domestiques et les eaux de Ruissellement (eaux pluviales, eaux d'arrosage des voies publiques, eaux de lavage des Caniveaux, des marchés et des cours).

Les eaux qui ruissellent sur les toitures, les cours, les jardins, les espaces verts, les Voies publiques et les marchés entraînent toutes sorte de déchets minéraux et organiques : de La terre, des limons, des boues, des silts, des sables, des déchets végétaux (herbes, pailles, Feuilles, graines, etc.) Et toute sortes de micropolluants (hydrocarbures, pesticides venant des

Jardins, détergents utilisés pour le lavage des cours, des voies publiques, des automobiles, Débris microscopique de caoutchouc venant de l'usure des pneumatiques des véhicules.

Plomb venant du plomb tétra éthyle contenu dans l'essence, retombées diverses de L'atmosphère, provenant notamment des cheminées domestiques et des cheminées d'usines

I.2.3. Les eaux usées industrielles :

Tous les rejets résultant d'une utilisation de l'eau autre que domestique sont qualifiés de rejets industriels. Cette définition concerne les rejets des usines, mais aussi les rejets d'activités artisanales ou commerciales : blanchisserie, restaurant, laboratoire d'analyses médicales, etc.

La variété des eaux usées industrielles est très grande. Certains de ces eaux sont toxiques pour la flore et la faune aquatiques, ou pour l'homme. Il faut bien distinguer les eaux résiduaires et les liquides résiduaires de certaines industries.

Les eaux résiduaires sont celles qui ont été utilisées dans des circuits de réfrigération, qui ont servi à nettoyer ou laver des appareils, des machines, des installations, des matières premières ou des produits d'une usine, ou qui ont servi à retenir des poussières de fumées ; Elles peuvent contenir des substances chimiques utilisées au cours des fabrications. Les liquides résiduaires sont des liquides résultant des fabrications ; c'est le cas des solutions de produits chimiques, des solutions de sous-produits, c'est le cas des liquides acides provenant de la vidange des cuves de décapage des métaux (Edline, 1979).

Les rejets industriels peuvent donc suivre trois voies d'assainissement (Baumont et al. 2004),

I.3. Origine des eaux usées :

Selon Eckenfelder, (1982), les eaux usées proviennent de quatre sources principales :

I.4. Composition des eaux usées :

La composition des eaux usées (Tableau 1), est extrêmement variable en fonction de leur origine (industrielle, domestique, etc.)

1* que les montants de TDS et les chlorures devraient être augmentés par les Concentrations de ces composants dans l'eau issue des voitures.

2 *DBO 5 est la demande biochimique en oxygène à 20°C pendant 5 jours, c'est une mesure de la matière organique biodégradable dans les eaux usées. (Source: Faby, 1997).

? de la composition des eaux d'alimentation en eau potable et, accessoirement, de la nature des matériaux entrant dans la constitution des canalisations d'eau, pour les composés chimiques.

? de la nature et de la quantité des effluents industriels éventuellement rejetés dans le réseau urbain.

Elles peuvent contenir de nombreuses substances, sous forme solide ou dissoute, ainsi que de nombreux microorganismes. En fonction de leurs caractéristiques physiques, chimiques, biologiques et du danger sanitaire qu'elles représentent, ces substances peuvent être classées en quatre groupes : les matières en suspension, les micro-organismes, les éléments traces minéraux ou organiques, et les substances nutritives ( Baumont et al., 2004).

Constituants	Concentration (mg/l)
Constituants	Fort	Moyen	Faible
Solides totaux	1200	700	350
Solides dissous (TDS) 1	850	500	250
Solides suspendus	350	200	100
Azote (en N)	85	40	20
Phosphore (en P)	20	10	6
Chlore1	100	50	30
Alcalinité (en CaCO3)	200	100	50
Graisses	150	100	50
DBO5 2	300	200	100

I.4.1. Les matières en suspension :

Les matières en suspension sont en majeure partie de nature biodégradable. La plus grande part des microorganismes pathogènes contenus dans les eaux usées est transportée par les MES. Elles donnent également à l'eau une apparence trouble, un mauvais goût et une mauvaise odeur. Cependant, elles peuvent avoir un intérêt pour l'irrigation des cultures (Faby, 1997).

I.4.2. Les micropolluants organiques et non organiques :

Les micropolluants sont des éléments présents en quantité infinitésimale dans les eaux usées. La voie de contamination principale, dans le cas d'une réutilisation des eaux usées épurées, est l'ingestion. C'est la contamination par voie indirecte qui est généralement préoccupante. Ainsi, certains micropolluants, comme les métaux lourds ou les pesticides, peuvent s'accumuler dans les tissus des êtres vivants, et notamment dans les plantes cultivées. Il peut donc y avoir une contamination de la chaîne alimentaire et une concentration de ces Polluants dans les organismes. (Baumont et al. 2004).

I.4.2.1. Eléments traces :

Les métaux lourds que l'on trouve dans les eaux usées urbaines sont extrêmement nombreux ; les plus abondants (de l'ordre de quelques ìg/l) sont le fer, le zinc, le cuivre et le plomb.

Les autres métaux (manganèse, aluminium, chrome, arsenic, sélénium, mercure, cadmium, molybdène, nickel, etc.) Sont présents à l'état de traces. (Cauchi, 1996).

Certains éléments traces, peu nombreux, sont reconnus nécessaires, en très faibles quantités, au développement des végétaux : le bore, le fer, le manganèse, le zinc, le cuivre et le molybdène. L'irrigation, à partir d'eaux usées, va apporter ces éléments (Faby, 1997).

I.4.2.2. Les micropolluants organiques :

Les micropolluants d'origine organique sont extrêmement nombreux et variés, ce qui rend difficile l'appréciation de leur dangerosité. Ils proviennent de l'utilisation domestique de détergents, pesticides, solvants, et également des eaux pluviales : eaux de ruissellement sur les terres agricoles, sur le réseau routier, etc.

Ils peuvent aussi provenir de rejets industriels quand ceux-ci sont déversés dans les égouts ou même des traitements de désinfections des effluents par le chlore (haloformes) (Xanthoulis, 1993).

Les principales familles de la chimie organique de synthèse sont représentées :

Hydrocarbures polycycliques aromatiques, chlorophénols, phtalates. avec une concentration de l'ordre de 1 à 10ìg/l dans les effluents. Dans le sol, ces micropolluants restent liés à la matière organique ou adsorbés sur les particules du sol. Cependant, quelques composés ioniques (pesticides organochlorés, solvants chlorés) peuvent être entraînés en profondeur.

Il semble que les plantes soient susceptibles d'absorber certains composés organiques, mais il existe peu de données disponibles à ce sujet. Les PCB, quant à eux, restent fixés à 97% dans les racines.

En raison de la faible solubilité de ces éléments organiques, on les retrouvera concentrés dans les boues et c'est surtout lors de l'épandage de ces dernières que leurs teneurs devront être contrôlées (Faby, 1997).

Les pesticides sont les éléments traces les plus surveillés, et une étude d'impact et de métabolisme est obligatoire avant

leur mise sur le marché. Par contre, le danger représenté par tous les autres polluants organiques est encore mal apprécié actuellement. Les contrôles de routine ne permettent pas de repérer toutes les toxines. Par ailleurs, on ne connaît rien de la toxicité des mélanges complexes qui peuvent se former par réaction entre les différents contaminants (Baumont et al. 2004).

I.4.2.3. Les substances nutritives :

L'azote, le phosphore, le potassium, et les oligo-éléments, le zinc, le bore et le soufre, indispensables à la vie des végétaux, se trouvent en quantités appréciables, mais en proportions très variables par rapport aux besoins de la végétation, dans les eaux usées épurées ou non. D'une façon générale, une lame d'eau résiduaire de 100 mm peut apporter à l'hectare :

La concentration en phosphore dans les effluents secondaires varie de 6 à 15 mg/l (soit 15 à 35 mg/l en P2O5) .Cette quantité est en général trop faible pour modifier le rendement (FAO, 2003). Mais s'il y a excès, il est pour l'essentiel

retenu dans le sol par des réactions d'adsorption et de précipitation; cette rétention est d'autant plus effective que le sol

contient des oxydes de fer, d'aluminium ou du calcium en quantités importantes. On ne rencontre pas en général de problèmes liés à un excès de phosphore (Asano, 1998).

Le potassium est présent dans les effluents secondaires à hauteur de 10 à 30 mg/l (12 à 36 mg/l de K2 O) et permet donc de répondre partiellement aux besoins (Faby, 1997).

Il faut noter cependant que, s'il existe, un excès de fertilisation potassique conduit à une fixation éventuelle du potassium à un état très difficilement échangeable, à une augmentation des pertes par drainage en sols légers, à une

? industrielle (potasse, industrie pétrolière, galvanoplastie, agroalimentaire) (Gaujous,1995).

Les chlorures et le sodium peuvent également poser problème, notamment en bord de mer, quand les réseaux d'égout drainent des eaux phréatiques saumâtres (Faby, 1997).

I.5 .pollution de l'eau :

I.5.1. L'origine de la pollution :

La pollution de l'eau connaît différentes origines : naturelle, domestique, industrielle et agricole.

L'origine naturelle implique un phénomène tel que la pluie, lorsque par exemple l'eau de ruissellement passe à travers des terrains riches en métaux lourds ou encore lorsque les précipitations entraînent les polluants de l'atmosphère vers le sol.

L'origine domestique concerne les eaux usées ménagères (salle de bains, cuisine, ...etc.), les eaux vannes (WC...etc.), ainsi que les eaux rejetées par les hôpitaux, commerces,...etc.

Quant à l'origine agricole et industrielle, elle concerne par exemple les eaux surchargées par des produits issus de l'épandage (engrais, pesticides) ou encore les eaux contaminées par des résidus de traitement métallurgique, et de

manière plus générale, par des produits chimiques tels que les métaux lourds, les hydrocarbures...etc. (Afir et Mezaoua,

I.5.2. Les types de la pollution :

I.5.2.1. Pollution physique :

Les eaux usées contiennent tous les microorganismes excrétés avec les matières fécales.

Cette flore entérique normale est accompagnée d'organismes pathogènes. L'ensemble de ces organismes peut être classé en quatre grands groupes, par ordre croissant de taille : les virus, les bactéries, les protozoaires et les helminthes (Baumont et al. 2004).

Elle résulte des décharges de déchets et de particules solides apportés par les eaux résiduaires industrielles, ainsi que les eaux de ruissellement. Ces polluants sont soit les éléments grossiers soit du sable ou bien les matières en suspension MES (Galaf., 2003).

Les eaux rejetées par les usines utilisant un circuit de refroidissement de certaines installations (centrales thermiques, nucléaires, raffineries, aciéries..); l'élévation de température qu'elle induit diminue la teneur en oxygène dissous. Elle accélère la biodégradation et la prolifération des germes. Il se trouve qu'à charge égale, un accroissement de température favorise les effets néfastes de la pollution (Galaf., 2003).

La pollution des eaux par des substances radioactive pose un problème de plus en plus grave, a un effet direct sur les peuplements aquatiques en raison de la toxicité propre de ses éléments et des propriétés cancérigènes et mutagènes de ses rayonnements.

I.5.2.2. Pollution chimique :

Elle résulte des rejets chimiques, essentiellement d'origine industrielle, domestique et agricole. La pollution chimique des eaux est regroupée dans deux catégories:

C'est les effluents chargés de matières organiques fermentescibles (biodégradables), fournis par les industries alimentaires et agroalimentaires (laiteries, abattoirs, sucreries...), et par les effluents domestique (déjections

humaines, graisses,...etc.), La première conséquence de cette pollution consommation d'oxygène dissous de ces eaux.

Les polluants organiques ce sont principalement les détergents, les pesticides et les hydrocarbures.

sont des composés tensioactifs synthétiques dont la présence dans les eaux est due aux rejets d'effluent urbains et industriels. Les nuisances engendrées par l'utilisation des détergents sont :

- La formation de mousse qui freine le processus d'épuration naturelle ou artificielle.

on désigne généralement comme des produits utilisés en agriculture les conséquences néfastes dues aux pesticides sont liées aux caractères suivants :

- Rémanence et stabilité chimique conduisant à une accumulation dans les chaines alimentaire. -Rupture de l'équilibre naturel.

provenant des industries pétrolières et des transports, qui sont des substances peu solubles dans l'eau et difficilement biodégradables, leur densité inferieure à l'eau les fait surnager. En surface, ils forment un film qui perturbe les échanges gazeux avec l'atmosphère (Encyclopédie., 1995).

La pollution minérale des eaux peut provoquer le dérèglement de la croissance végétale ou trouble physiologique chez les animaux. Le polluant minéral ce sont principalement les métaux lourds et les éléments minéraux nutritifs (Mayet., 1994).

sont essentiellement le mercure (Hg), le cadmium (Cd), le plomb l'argent (Ag), le cuivre (Cu), le chrome (Cr), le nickel (Ni) et le zinc (Zn). Ces éléments, bien qu'ils puissent avoir une origine naturelle (roches du sous-sol, minerais), proviennent essentiellement de la contamination des eaux par des rejets d'activités industrielles diverses (traitements de surface, galvanoplastie, hydrométallurgie, industries minières, chimique, pétrochimique, pharmaceutique,...etc.). Ils ont la particularité de s'accumuler dans les organismes vivants ainsi que dans la chaine trophique (Keck et al, 2000).

(nitrates et phosphates) : provenant pour l'essentiel de l'agriculture et des effluents domestiques (Mayet., 1994), il est à l'origine du phénomène d'eutrophisation c'est-à-dire la prolifération excessive d'algues et de plancton dans les milieux aquatiques.

I.5.2.3. Pollution microbiologique :

Les eaux usées contiennent tous les microorganismes excrétés avec les matières fécales. Cette flore entérique normale est accompagnée d'organismes pathogènes. L'ensemble de ces organismes peut être classé en quatre grands groupes, par ordre croissant de taille : les virus, les bactéries, les protozoaires et les helminthes (Baumont et al. 2004).

Ce sont des organismes infectieux de très petite taille (10 à 350 nm) qui se reproduisent en infectant un organisme hôte. Les virus ne sont pas naturellement présents dans l'intestin, contrairement aux bactéries (Tableau 2). Ils sont présents soit intentionnellement (après une vaccination contre la poliomyélite, par exemple), soit chez un individu infecté accidentellement. L'infection se produit par l'ingestion dans la majorité des cas, sauf pour le Coronavirus où elle peut aussi avoir lieu par inhalation (CSHPF, 1995).

On estime leur concentration dans les eaux usées urbaines comprise entre 10³ et 10⁴ particules par litre. Leur isolement et leur dénombrement dans les eaux usées sont difficiles, ce qui conduit vraisemblablement à une sous estimation de leur nombre réel.

Les virus entériques sont ceux qui se multiplient dans le trajet intestinal ; parmi les virus entériques humains les plus importants, il faut citer les entérovirus (exemple : polio), les rotavirus, les rétrovirus, les adénovirus et le virus de l'Hépatite A (Asano, 1998)

Agent pathogène	Symptômes, maladie	Nombre pour un litre d'eau usée	Voies de contamination Principales
Virus de l'hépatite A	Hépatite A.		Ingestion
Virus de l'hépatite B	Hépatite B.		Ingestion
Rotavirus	Vomissement, diarrhée.	400 à 85 000	Ingestion
Virus de Norwalk	Vomissement, diarrhée.		Ingestion
Adénovirus	Maladie respiratoire, Conjonctivite, vomissement.		Ingestion
Astrovirus	Vomissement, diarrhée.		Ingestion
Calicivirus	Vomissement, diarrhée.		Ingestion
Coronavirus	Vomissement, diarrhée.		Ingestion/ Inhalation
Réovirus	Affection respiratoire bénigne, diarrhée.		Ingestion
Entérovirus			Ingestion
Poliovirus	Paralysie, méningite, fièvre.	182 à 492 000	Ingestion
Coxsackie A	Méningite, fièvre, pharyngite, Maladie respiratoire.		Ingestion
Coxsackie B	Myocardite, anomalie congénitale du coeur (si contamination pendant la grossesse), éruption cutanée, méningite, maladie respiratoire.		Ingestion
Echovirus	Méningite, encéphalite, maladie respiratoire, rush, diarrhée, fièvre.		Ingestion
Entérovirus 68-71	Méningite, encéphalite, maladie respiratoire, conjonctivite hémorragique aigue, fièvre.		Ingestion

Source : thèse de magistère, université de mentouri Constantine, utilisation des eaux d'une station d'épuration pour l'irrigation des essences forestières urbaines, Djeddi Hamza, 2007.

Les bactéries sont des organismes unicellulaires simples et sans noyau (tableau 3). Leur taille est comprise entre 0,1 et 10 ìm. La quantité moyenne de bactéries dans les fèces est d'environ 1012 bactéries/g (Asano, 1998).

Les eaux usées urbaines contiennent environ 106 à 107 bactéries/100 ml dont 105 proteus et entérobactéries, 103 à 104 streptocoques et 102 à 103 clostridiums. Parmi les plus communément rencontrées, on trouve les salmonellas dont on connaît plusieurs centaines de sérotypes différents, dont ceux responsables de la typhoïde, des paratyphoïdes et des troubles intestinaux. Des germes témoins de contamination fécale sont communément utilisés pour contrôler la qualité relative d'une eau ce sont les coliformes thermotolérants (Faby, 1997).

Agent pathogène	Symptomes, maladie	Nombre pour un litre d'eau usée	Voies de contamination Principales
Salmonella	Typhoïde, paratyphoïde, Salmonellose.	23 à 80 000	Ingestion
Shigella	Dysenterie bacillaire.	10 à 10 000	Ingestion
E. coli	Gastro-entérite.		Ingestion
Yersinia	Gastro-entérite.		Ingestion
Compylobacter	Gastro-entérite.	37 000	Ingestion
Vibrio	Choléra.	100 à 100 000	Ingestion
Leptospira	Leptospirose.		Cutanée/Inhalation/ Ingestion
Legionella	Légionellose.		Ingestion
Mycobacterium	Tuberculose.		Ingestion

Source : thèse de magistère, université de mentouri Constantine, utilisation des eaux d'une station d'épuration pou r l'irrigation des essences forestières urbaines, Djeddi Hamza, 2007.

Les protozoaires sont des organismes unicellulaires munis d'un noyau, plus complexes et plus gros que les bactéries. La plupart des protozoaires pathogènes sont des organismes parasites, c'est-à-dire qu'ils se développent aux dépens de leur hôte.

Certains protozoaires adoptent au cours de leur cycle de vie une forme de résistance, appelée kyste. Cette forme peut résister généralement aux procédés de traitements des eaux usées (Baumont et al, 2004). Parmi les protozoaires les plus importants du point de vue sanitaire, il faut citer Entamoeba histolytica, responsable de la dysenterie amibienne et giardia lamblia (Asano, 1998).

I.6. Caractéristiques des eaux usées :

I.6.1. Caractéristiques physiques :

a-Température

La température est un facteur écologique important du milieu. Elle permet de corriger les paramètres d'analyse dont les valeurs sont liées à la température (conductivité notamment).

De plus en mettant en évidence des contrastes de température de l'eau sur un milieu, il est possible d'obtenir des indications sur l'origine et l'écoulement de l'eau. Il est important de connaitre la température de l'eau avec une bonne précision, en effet celle-ci joue un rôle dans la solubilité des sels et surtout des gaz, dans la dissociation des sels

dissous donc sur la conductivité électrique, dans la détermination du pH, pour la connaissance de l'origine de l'eau et des mélanges éventuels. Elle agit aussi comme un facteur physiologique agissant sur le métabolisme de croissance des micro-organismes vivant dans l'eau (Rodier et al. 1996).

b-Conductivité

La conductivité mesure la capacité de l'eau à conduire le courant entre deux électrodes. La plupart des matières dissoutes dans l'eau se trouvent sous forme d'ions chargés électriquement. La mesure de la conductivité permet donc d'apprécier la quantité de sels dissous dans l'eau.

c-Turbidité

La turbidité représente l'opacité d'un milieu trouble. C'est la réduction de la transparence d'un liquide due à la présence de matière non dissoutes. Elle est causée, dans les eaux, par la présence des matières en suspension (MES) fines, comme les argiles, les grains de silice et les micro-organismes. Une faible part de la turbidité peut être due également à la présence des matières colloïdales d'origine organiques ou minérale (Rejsek., 2005).

d-Matières en suspension (MES)

Les MES représentent les matières qui ne sont ni à l'état dissous ni à l'état colloïdales, donc filtrable. Elles sont organiques et/ou minérales et permettent une bonne évaluation du degré de pollution d'une eau.

e-Matières décantables

De nombreuses particules peuvent constituer des impuretés d'une eau. Les techniques analytiques nécessaires à leurs déterminations dépendent des dimensions de ces particules. Les impuretés présentes dans l'eau ont pour origine soit des substances minérales, végétales ou animales.

Les matières décantables sont les matières des grandes tailles, entre 40 micromètres et 5 millimètre et qui se déposent sans traitement physique et chimique.

I.6.2. Caractéristiques chimiques :

a-pH

Le pH d'une eau représente son acidité ou son alcalinité dont le plus important est habituellement la concertation en an hydrique de carbone liée à la minéralisation totale.

b-Oxygène dissous

La concentration en oxygène dissous est un paramètre essentiel dans le maintien de la vie, et donc dans les phénomènes de dégradation de la matière organique et de la photosynthèse.

Une eau très aérée est généralement sursaturée en oxygène (torrent), alors qu'une eau chargée en matières organiques dégradables par des micro-organismes est sous-saturée. En effet, la forte présente de matière organique, dans un plan d'eau par exemple, permet aux micro-organismes de se développer tout en consommant de l'oxygène.

c-Demande biologique en oxygène (DBO5)

Exprime la quantité d'oxygène nécessaire à la destruction ou à la dégradation des matières organiques présentent dans les eaux usées par les microorganismes du milieu. Mesurée par la consommation d'oxygène à 20°C à l'obscurité pendent 5 jours d'incubation d'un échantillon préalablement ensemencé, temps qui assure l'oxydation biologique des matières organiques carbonées (Xanthoulis., 1993).

d-Demande chimique en oxygène (DCO)

C'est la mesure de la quantité d'oxygène nécessaire qui correspond à la quantité des matières oxydables par oxygène renfermé dans un effluent. Elles représentent la plus part des composés organiques (détergents, matières fécales).

E-Carbone organique total (COT)

Le carbone organique est constitué d'une grande diversité de composés organiques à plusieurs états d'oxydation, dont certains sont susceptibles d'être oxydés par des procédés chimiques ou biologiques. Ces fractions sont caractérisées par la demande chimique en oxygène (DCO) et la demande biologique en oxygène (DBO).

Certaines matières organiques échappent à ces mesures ; dans ce cas, le dosage du COT est mieux adapté. Il est indépendant de l'état d'oxydation de la matière organique et ne mesure pas les éléments inorganiques tels que l'azote et l'hydrogène qui peuvent êtres pris en compte par la DCO et la DBO.

La détermination porte sur les composés organiques fixés ou volatils, naturels ou synthétiques, présents dans les eaux résiduaires (celluloses, sucres, huiles, etc.). Suivant que l'eau a été préalablement filtrée ou non, on obtiendra le carbone dissous (DCO) ou le carbone organique total (COT). Cette mesure permet de faciliter l'estimation de la demande en oxygène liée aux rejets, et d'établir éventuellement une corrélation avec la DBO et la DCO. (Tarmoul., 2OO7).

f-Azote

Dans les eaux usées domestiques, l'azote est sous forme organique et ammoniacale, on le dose par mesure du N-NTK (Azote Totale Kjeldahl) et la mesure du N-NH4.

L'azote organique, composant majeur des protéines, est recyclé en continu par les plantes et les animaux.

L'azote ammoniacal est présent sous deux formes en solution, l'ammoniac NH3 et l'ammonium NH4 +, dont les proportions relatives dépendent du pH et de la température.

L'ammonium est souvent dominant ; c'est pourquoi, ce terme est employé pour désigner l'azote ammoniacal ; en milieu oxydant, l'ammonium se transforme en nitrites puis en nitrates; ce qui induit une consommation d'oxygène (Taramoul., 2007).

g-Nitrites (NO2-)

Les ions nitrites (NO2 -) sont un stade intermédiaire entre l'ammonium (NH4 +) et les ions nitrates (NO3 -). Les bactéries nitrifiantes (nitrosomonas) transforment l'ammonium en nitrites. Cette opération, qui nécessite une forte consommation d'oxygène, est la nitratation.

Les nitrites proviennent de la réduction bactérienne des nitrates, appelée dénitrification. Les nitrites constituent un poison dangereux pour les organismes aquatiques, même à de très faibles concentrations. La toxicité augmente avec la température (Rodier., 2009).

h-Nitrates (NO3 -)

Les nitrates constituent le stade final de l'oxydation de l'azote organique dans l'eau. Les bactéries nitratâtes (nitrobacters) transforment les nitrites en nitrates.

Les nitrates ne sont pas toxiques ; mais des teneurs élevées en nitrates provoquent une prolifération algale qui contribue à l'eutrophisation du milieu. Leur potentiel danger reste néanmoins relatif à leur réduction en nitrates (Rodier., 2009).

I.6.3. Caractéristiques microbiologique :

La détermination de la flore aérobie mésophile totale, des coliformes totaux, coliformes fécaux, staphylocoque, streptocoque, salmonelles et les shigelles, ainsi que certains pathogènes peuvent donner une indication sur les risques liés à l'utilisation de certains types d'eaux (Baumont et al. 2004).

Chapitre II :

Procédés de traitement des eaux usées.

II-1-Les déversements d'eaux usées dans le milieu naturel :

Le rejet direct des eaux usées domestiques dans le milieu naturel perturbe l'équilibre aquatique en transformant les rivières en égouts à ciel ouvert. Cette pollution peut aller jusqu'à la disparition de toute vie. Il faut retirer des eaux usées un maximum de déchets, avant de les rejeter dans l'environnement, pour que leur incidence sur la qualité de l'eau, en tant que milieu naturel aquatique, soit la plus faible possible (Chellé et al. 2005).

Quant les eaux usées ou les eaux résiduaires industrielles ne sont pas épurées avant le rejet dans le milieu naturel, l'altération de ce dernier et les déséquilibres qui s'y produisent ont non seulement des effets immédiats sur les utilisations de l'eau, mais aussi des effets à long terme, parfois irréversibles dans le domaine de la vie humaine (Vaillant, 1974).

II-1-1- La nécessité de l'épuration :

Les caractéristiques d'une station d'épuration et le degré de traitement doivent être tels que l'effluent n'altère pas l'état du milieu récepteur dans une mesure incompatible avec les exigences de l'hygiène et de la salubrité publique et, d'une façon générale, avec les exigences des diverses utilisations ou activités (alimentation en eau des hommes et des animaux, utilisation agricole ou industrielles, production piscicole ou production de coquillages, navigation, baignades et autres activités sportives) (Hamsa D ,2006).

II-1-2- Les stations d'épuration (STEP) :

Elles constituent une autre voie d'élimination des eaux usées dans la mesure où celles-ci y subissent toute une batterie de traitements avant leur déversement dans le milieu naturel. Une STEP, généralement placée à l'extrémité aval d'un réseau est conçue pour épurer les eaux usées et limiter l'apport en excès de matière organique et dans certains cas, de substances minérales telles les nitrates et les phosphates dans les milieux récepteurs Sachant que certaines substances contenues dans un effluent, à partir d'une certaine concentration, peuvent constituer un danger pour la communauté aquatique, l'épuration des eaux usées diminue l'impact sur les écosystèmes aquatiques. (Brière, 1994).

II-2-Traitements des eaux usées :

L'objectif principal du traitement est de produire des effluents traités à un niveau approprié et acceptable du point de vue du risque pour la santé humaine et l'environnement. à cet égard, le traitement des eaux résiduaires le plus approprié est celui qui fournit, avec certitude, des effluents de qualité chimique et microbiologique exigée pour un certain usage spécifique, à bas prix et des besoins d'opération et d'entretien minimaux.

Les stations d'épuration des eaux résiduaires, indépendamment du type de traitement, réduisent la charge organique et

les solides en suspension et enlèvent les constituants chimiques des eaux usées qui peuvent être toxiques aux récoltes ainsi que les constituants biologiques (microbes pathogènes) qui concernent la santé publique en général.

II-2-1- Procédés de traitement des eaux usées :

II-2-2-traitement préliminaire

Enlèvement des solides grossiers et d'autres grands fragments de l'eau usée brute (FAO, 2003).

En tête d'une station d'épuration, ces procédés permettent de retenir les matières volumineuses grâce à des grilles (dégrillage), les sables (dessablage), les matières flottantes grossières (écumage) et les liquides moins denses que l'eau (déshuilage). Les déchets solides peuvent être déchiquetés (dilacération) par des « pompes dilacératrices », cette opération facilitant leur dispersion (Desjardins, 1997).

II-2-2-1-Dégrillage

Le dégrillage et le tamisage permettent de retirer de l'eau les déchets insolubles tels que les branches, les plastiques, serviettes hygiéniques, etc. En effet, ces déchets ne pouvant pas être éliminés par un traitement biologique ou physico-chimique, il faut donc les éliminer mécaniquement. Pour ce faire, l'eau usée passe à travers une ou plusieurs grilles dont les mailles sont de plus en plus serrées. Celles-ci sont en général équipées de systèmes automatiques de nettoyage pour éviter leur colmatage, et aussi pour éviter le dysfonctionnement de la pompe (dans les cas où il y aurait un système de pompage).

? Un dégrillage grossier : l'eau brute passe à travers une première grille qui permet l'élimination des matières de diamètre supérieur à 50mm.

? Un dégrillage fin : après le relevage de l'eau par quatre pompes (1250m³/ h pour chacune), il passe par deux grilles à câble composées de barreaux placés verticalement ou inclinés de 60 à 80° sur l'horizontale. L'espacement des barreaux est de 20mm, la vitesse moyenne de passage entre les barreaux est comprise entre 0,6 et 1 m/s (Legube., 1996).

II-2-2-2-Dessablage

Le dessablage a pour but d'extraire les graviers, sables et autre particules minérales de diamètres supérieures à 0,2 mm contenus dans les eaux usées, de façon à éviter les dépôts dans les canaux et conduits, à protéger les pompes et autres appareils contre l'abrasion,

(Dégriment., 1972) l'écoulement de l'eau à une vitesse réduite dans un bassin appelé « dessabler » entraine leur dépôt au fond de l'ouvrage. Ces particules sont ensuite aspirées par une pompe. Les sables extraits peuvent être lavés avant d'être mis en décharge, afin de limiter le pourcentage de matières organiques, sa dégradation provoquant des odeurs et une instabilité mécanique du matériau.

II-2-2-3-Déshuilage

C'est généralement le principe de la flottation qui est utilisé pour l'élimination des huiles. Son principe est basé sur l'injection de fines bulles d'air dans le bassin de déshuilage, permettant de faire remonter rapidement les graisses en surface (les graisses sont hydrophobes). Leur élimination se fait ensuite par raclage de la surface. Leur élimination se fait ensuite par raclage de la surface. Il est important de limiter au maximum la quantité de graisse dans les ouvrages en aval pour éviter par exemple un encrassement des ouvrages, notamment des canalisations (Bonnin., 1977).

II-2-3-Traitement primaire :

Enlèvement des solides organiques et inorganiques sédimentables ainsi que les matériaux flottants (FAO, 2003).

La décantabilité des matières dans un bassin est déterminée par l'indice de Mohlman. Cet indice est déterminé chaque jour dans les stations d'épuration importantes afin de vérifier le bon fonctionnement du système.

À la fin de ce traitement, la décantation de l'eau a permis de supprimer environ 60 % des matières en suspension, environ 30 % de la demande biologique en oxygène (DBO) et 30% de la demande chimique en oxygène (DCO). Cette part de DBO5 supprimée était induite par les matières en suspension. La charge organique restant à traiter est allégée d'autant. Les matières supprimées forment au fond du décanteur un lit de boues appelé boues primaires. (Bontaux., 1994).

II-2-4-Traitement secondaire (traitement biologique) :

Enlèvement des matières organiques solubles et des matières en suspension des eaux usées traitées primaires (FAO, 2003).

Les procédés d'épuration secondaire (ou biologique) comprennent des procédés biologiques, naturels ou artificiels, faisant intervenir des microorganismes aérobies pour décomposer les matières organiques dissoutes ou finement dispersées. (Desjardins, 1997). La dégradation peut se réaliser par voie aérobie (en présence d'oxygène) ou anaérobie (en l'absence d'oxygène)

L'épuration biologique des eaux usées peut être mise en ouvre dans les micro-organismes se développent en suspension dans l'eau (boues activées), ou encore dans réacteurs à biomasse fixée dans lesquelles les micro-organismes se développent sur un support grossier ou sur garnissage plastique (lit bactériens), sur de disque (disques biologiques).

II-2-4-1-boues activés :

Les traitements réalisés en station d'épuration consistent à dégrader et séparer les polluants de l'eau (particules, substances dissoutes, microorganismes) par des procédés physiques, chimiques et biologiques pour ne restituer au milieu aquatique qu'une eau de qualité suffisante au regard du milieu récepteur. Le résultat de ces opérations est la production de boues qui est le principal sous-produit du cycle de traitement de l'eau. Donc les boues d'épuration urbaines résultent du traitement des eaux usées domestiques qui proviennent de l'activité des particuliers et éventuellement des rejets industriels dans les réseaux des collectivités après avoir suivi un prétraitement obligatoire( Céline PERNIN 2003).

- un bassin dit d'aération dans lequel l'eau à épurer est mise en contact avec la masse bactérienne épuratrice, - un clarificateur dans lequel s'effectue la séparation de l'eau épurée et de la culture bactérienne,

- un dispositif de recirculation assurant le retour vers le bassin d'aération de la boue biologique récupérée dans le

clarificateur. Cela permet de maintenir dans ce bassin la quantité (ou concentration) de micro-organismes nécessaire pour assurer le niveau d'épuration recherché,

-un dispositif d'extraction et d'évacuation des boues en excès, c'est-à-dire du surplus De culture bactérienne synthétisée en permanence à partir du substrat,

- un dispositif de fourniture d'oxygène à la masse bactérienne présente dans le bassin d'aération,

- un dispositif de brassage de ce même bassin, afin d'assurer au mieux le contact entre les cellules bactériennes et la nourriture, (Dégriment., 1972).

II-2-3-2-Lit bactérien :

Le principe de fonctionnement d'un lit bactérien consiste à faire ruisseler les eaux usées, préalablement décantées sur une masse de matériaux poreux ou caverneux qui sert de support aux micro-organismes (bactéries) épurateurs.

Une aération est pratiquée soit par tirage naturel soit par ventilation forcée. Il s'agit d'apporter l'oxygène nécessaire au maintien des bactéries aérobies en bon état de fonctionnement. Les matières polluantes contenues dans l'eau et l'oxygène de l'air diffusent, à contre courant, à travers le film biologique jusqu'aux micro-organismes assimilateurs. Le film biologique comporte des bactéries aérobies à la surface et des bactéries anaérobies près du fond. Les sous-produits et le gaz carbonique produits par l'épuration s'évacuent dans les fluides liquides et gazeux. Le rendement maximum de cette technique est de 80 % d'élimination de la DBO5 (Brodart et al, 1989).

II-2-5-Traitement tertiaire :

A l'issue des procédés décrits précédemment, les eaux sont normalement rejetées dans le milieu naturel. Dans le cadre d'une réutilisation des eaux usées épurées (REUE), les eaux usées nécessitent des traitements supplémentaires,

essentiellement pour éliminer les micro-organismes qui pourraient poser des problèmes sanitaires. Ce ne sont pas des traitements d'épuration « classiques » (mis à part le lagunage) ; par contre ils sont fréquemment utilisés dans les usines de production d'eau potable (Edline, 1996).

II-2-5-1-Traitement bactériologique par rayonnement UV :

Le traitement par rayons ultraviolets utilise des lampes à mercure disposées parallèlement ou perpendiculairement au flux d'eau. Leur rayonnement s'attaque directement aux microorganismes. Ce traitement est très simple à mettre en oeuvre, car il n'y a ni stockage, ni manipulation de substances chimiques et les caractéristiques chimiques de l'effluent ne sont pas modifiées. La durée d'exposition nécessaire est très courte (20 à 30 s).

II-2-5-2-Traitement par voie physico-chimique :

? désinfection par le chlore ou l'ozone (pour éliminer les germes pathogènes).

? neutralisation des métaux en solution dans l'eau : en faisant varier le pH de l'eau dans certaines plages, on obtient une décantation de ces polluants.

II-2-5-3- Traitement des odeurs :

Les premières phases du traitement, le dégrillage, le dessablage/déshuilage et la phase anaérobie du traitement biologique sont généralement confinées dans des bâtiments plus ou moins étanches afin que les mauvaises odeurs ne se répandent pas dans l'environnement de la station. Ce qui provoquerait des nuisances olfactives inacceptables par les riverains. Cet air nauséabond est collecté et traité. Il passe par trois tours de lavage : une d'acide sulfurique (H2SO4), une de Javel et une de soude. (ALLOUCHE F 1990).

II-3-Problématique des boues :

Le processus de dépollution des eaux usées urbaines produit d'un coté de l'eau épurée ; de l'autre des sous-produits en grande quantité : les boues ; représentant chaque jour un volume considérable, ces boues doivent trouver une destination en continu.

II-3-1-Origine des boues :

Les éléments polluants et leur produits de transformation, retirés de l'eau usée au cours du traitement d'épuration, se trouvent rassemblés, dans la grand majorité des cas, dans suspension, plus ou moins concentré, dénommées « boues »

La composition d'une boue urbaine dépende à la fois de la nature de la pollution initiale de l'eau et des procédés de traitement aux quels elle a été soumise dans la station d'épuration (Rejesk., 2002).

II-4-Présentation de la zone d'étude :

II-4-1-Présentation de l'ONA :

L'Office National de l'Assainissement (ONA) est un établissement public national à caractère industriel et commercial doté de la personnalité morale et de l'autonomie financière. Il a été créé par le décret exécutif n° 01-102 du 27 Moharrem 1422 correspondant au 21 Avril 2001. L'Office est placé sous la tutelle du ministre chargé des ressources en eau, et son siège social est situé à Alger.

II-4-2-Fiche technique de la station d'épuration des eaux usées de la ville de Bordj Bou Arreridj :

La station de traitement des eaux usées de BBA est localisée ou sud de la ville sur une surface de 42750 m²_, elle à été mise en service en mai 2002 et inaugurer par le président de la république Algérienne le 17october 2003. Sa capacité 150.000 équivalent habitants, soit un débit journalier de 30.000 m³/j.

Elle est spécialisée dans le traitement des eaux domestiques et pluviales déversées par la ville de BBA dont elle utilise le procédé d'épuration par boues activées à faible charge.

Les eaux épurées de la station sont déversées dans l'OUED K'SOB. Elle qui est situé à environ 200 m de la station qui alimente le barrage K'SOB dans la wilaya de M'sila, utilisé pour l'irrigation des terres en sol aval. Aussi ses eaux épurées sont recycler dans l'agriculture et les boues d'épuration sont utilisées comme fertilisant.

Figure 8 : la localisation de la station de traitement de BBA II-4-3-Les différents ouvrages de traitement au niveau de la station de BBA :

La filière d'épuration des eaux usées utilisée dans la station l'ONA est la suivante : - Dégrillage grossier par grilles avec râteau manuel.

- Dessablage et dégraissage par le biais de canaux déssableurs aérés, avec écumage.

- La concentration de boue dans le bassin est élevée, il faut la réduire à l'aide des pompes en excès. - S'il y a une diminution de concentration, il faut l'ajoutée à l'aide des visses d'Archimède.

- Les boues excédentaires provenant du procédé d'épuration subissent le traitement suivant : - Epaississement dans un bassin d'épaississement.

Chapitre III :

Contrôle bactériologique.

III-1Généralité :

Le contrôle bactériologique s'assure de l'absence de germes pathogènes susceptibles de porter atteinte à la santé du consommateur. Le contrôle repose sur la recherche, dans 100 ml d'échantillon d'eau, de bactéries, les germes tests.

Ces germes sont très résistants aux traitements de désinfection et la réglementation les classe comme suit :

? les coliformes et les bactéries sulfitoréductrices y compris les spores qui sont considérés comme des indicateurs de qualité, témoins du fonctionnement des installations. Ils font l'objet d'une référence de qualité ;

? les Escherichia coli et entérocoques, dont la présence est l'indicateur d'une possible

contamination de l'eau, en particulier d'origine fécale. Ils font l'objet d'une limite de qualité.

La mise en évidence de germes indicateurs déclenche immédiatement des actions sur le terrain et de nouveaux contrôles sont réalisés. Si la présence de ces germes est confirmée, des investigations plus poussées sont alors conduites sur le réseau public et sur le réseau intérieur.

III-2- Les indicateurs microbiens :

On présente ci-dessous les germes indicateurs principaux, à savoir, les coliformes, les streptocoques fécaux et les clostridiums (sulfito-réducteurs) :

III-2.1- Les coliformes totaux :

Les coliformes sont des bâtonnets, anaérobie facultatif, gram (-) non sporulant (PNUE/OMS, 1977).Ils sont capables de croître en présence de sels biliaires et fermentent le lactose en produisant de l'acide et du gaz en 48 heures à des températures de 35 à 37° C (RODIER et al, 1996). Ils regroupent les genres Echerichia, Citrobacter, Entérobacter, Klébsiella, Yersinia, Serratia, Rahnella, et Buttiauxella (RODIER et al, 1996 ; JOLY et REYNAUD ,2003). La recherche et le dénombrement de l'ensemble des coliformes (coliformes totaux), sans préjuger de leur appartenance taxonomique et de leur origine, est capital pour la vérification de l'efficacité d'un traitement d'un désinfectant mais il est d'un intérêt nuancé pour déceler une contamination d'origine fécale (RODIER et al, 1996).

II-2-2- Les coliformes fécaux :

Ce sont des bâtonnets Gram (-), aérobies et facultativement anaérobies ; non sporulant, capables de fermenter le lactose avec production de l'acide et de gaz à 36 et 44°C en moins de 24 heures. Ceux qui produisent de l'indole dans l'eau peptonée contenant du tryptophane à 44°C, sont souvent désignés sous le nom d 'Eschericia Coli bien que le groupe comporte plusieurs souches différentes (Citrobacter freundii, Entérobacter aerogenes, Klebsiella pneumoniae...etc.) (PNUE/OMS, 1977 ; RODIER et al ,1996 ; JOLY et REYNAUD, 2003)

Les coliformes fécaux thérmotolérants (44°C) sont considérés d'origine humaine (GAUJOUS, 1995) en voici quelques concentrations

- excréments humains 10⁹ /gramme de matière fécale; - eaux usées non traitées 10⁶ à 10⁸ / 100ml.

Lorsqu'on les trouve ; ils dénotent normalement une pollution fécale récente car ils ne se propagent pas dans le milieu marin. Il a été signalé des taux de disparition (T-90) correspondant à une réduction de 90 % du nombre de CF d'une à trois heures qui dépendent de la salinité, de la température et des rayonnements solaires (PNUE/OMS, 1977).

Les coliformes fécaux répondent aux critères de bons indicateurs, la principale difficulté qui s'attache à leur emploi, est leur survie relativement courte en eau de mer, ce qui peut exiger un recourt à des indicateurs supplémentaires (PNUE/OMS, 1977).

III-2-3-caractères physiologique :

Les Hygiénistes ont toujours fait la distinction entre les E. coli et les coliformes d'origine fécale «coliformes fécaux» et les autres coliformes dont la signification pourrait être différente.

Cette distinction entre coliformes fécaux (CF) et coliformes non fécaux (CNF) est d'ordre physiologique :

? Les premiers (CF) sont caractérisés par une croissance rapide (16h) en bouillon nutritif à 41 C° et souvent

nette à 44 C° ; ils sont par contre incapables de se multiplier à 4 C° en 30 jours : ces donc des coliformes mésophiles.

? Les seconds (CNF) d'origine aquatique ou tellurique se multiplient aisément et rapidement à 4 C° en 3 à 4

jours et en 1 jour à 10 C°, ils en sont incapables à 41 ou 44 C° : se sont donc des coliformes psychrophiles.

III-3- Les streptocoques fécaux :

Ces bactéries appartiennent à la famille de Streptococcaceae, au genre Streptococcus et au groupe sérologique D de LanceField (SHARPE, 1979). Ils sont définis comme étant des cocci sphériques légèrement ovales, gram positifs. Ils se disposent le plus souvent en diplocoques ou en chaînettes,

se développent le mieux à 37°C et ils possédent le caractère homoférmentaire avec production de l'acide lactique sans gaz (Manuel de Bergey, 1984).

Ils sont des témoins de contamination fécale assez résistant y compris dans les milieux salés (GAUJOUS, 1995). Ils peuvent aussi se multiplier dans les milieux présentant des pH allant jusqu'à 9.6, on peut par conséquent les utiliser comme indicateurs d'organismes pathogènes qui ont une résistance similaire au pH élevé (PNUE/OMS, 1977).

III-4-La flore mésophile aérobie totale :

La flore mésophile aérobie totale (FMAT) est utilisée comme un indicateur de pollution global. Elle englobe l'ensemble de microorganismes capables de se multiplier à l'air aux températures moyennes, surtout à une température optimale de croissance située entre 25 et 40°C.

La FMAT renseigne aussi bien sur la microflore autochtone que sur la microflore allochtone apportée par la pollution.

III-5- Les germes pathogènes :

Ces germes proviennent le plus souvent des côtes polluées par les égouts, les effluents et d'autres sources de pollution. Ils peuvent également être natifs du milieu marin.

On présente ci-dessous, les salmonelles et les staphylocoques III-5-1- Les Salmonelles :

Elles appartiennent à la famille des enterobacteriacées et sont des bâtonnets mobiles, Gram (-), aérobies et facultativement anaérobies. Elles fermentent le glucose, le maltose et le mannitol, avec production de gaz, mais elles ne fermentent pas le saccharose. Elles réduisent le sulfite en sulfure et decarboxylent la lysine.

Elles sont retrouvées dans les excréments de porteurs sains et malades d'animaux ou d'Hommes .Elles sont peut être la cause la plus fréquente d'infections des êtres humains par des organismes pathogènes à hôte animal (PNUE/OMS, 1977).

Dans le milieu marin, les exutoires d'eaux usées constituent la principale source de pollution par les salmonelles (LECLERC et al, 1995).

III-5-2- Les Staphylocoques :

Les staphylocoques sont des cellules sphérique de 0.5 à 25 um généralement regroupées en amas, ils sont immobiles et ne forment pas de spores ; ils sont aérobies ou anaérobies facultatifs, Gram (+), catalase (+), fermentent les sucres en produisant de l'acide lactique (LECLERC et al ,1995).

L'espèce Staphylococcus aureus ou « staphylocoque doré » possède toutes ces caractéristiques, ajoutant à cela qu'elle est coagulase (+), il est à noter que les staphylocoques sont ubiquistes, très largement distribués dans l'environnement (LECLERC et al, 1995).

Cette famille comprend les genres suivants : Planococcus, Micrococcus et Staphylococcus. Kloos et Schleifer (1975) ont pu identifier 11 espèces au sein du genre Staphylococcus, en 1984, ils ont pu distinguer 19 espèces (Manuel de Bergey, 1984).

Parmi ces espèces, S. aureus revêt plus d'intérêt quant à la pollution de eaux littorales et des fruits de mer. Deux autres espèces (S. epidermidis et S. saprophyticus) sont assez fréquemment rencontrées dans l'eau, mais leur pouvoir pathogène est moins important.

La recherche des staphylocoques présente un intérêt pratique surtout dans les eaux destinées à la baignade (GAUJOUS, 1995 et RODIER et al, 1996).

III-5-3- Les Clostridiums sulfito-réducteurs :

Ils peuvent être considères comme des germes fécaux, ce sont aussi des germes telluriques et de ce fait aucune spécificité d'origine fécale ne peut être attribuée a leur mise en évidence .Dans une telle optique d'interprétation il y a intérêt à ne chercher que les espèces les plus susceptibles d'être d'origine fécale, c'est le cas en particulier de Clostridium perfringens (RODIER et al, 1996). Les Clostridium perfringens sont des bâtonnets anaérobies, gram (+), sporulants et qui réduisent les sulfites en sulfures en 24 à 48heures (PNUE/OMS, 1977).

Ils sont excrétés par l'homme et les animaux, on les trouve régulièrement dans les matières fécales humaines, leur densité est la suivante (PNUE/OMS, 1977) :

Elles sont employées comme indicateurs dans l'étude des pollutions littorales pour un certain nombre de raisons (PNUE/OMS, 1977) :

> Elles se trouvent en abondance dans les eaux usées qui sont principalement d'origine humaine; > Elles ne se multiplient pas dans les sédiments;

> Elles survivent dans les sédiments, ce qui permet de déceler une pollution ancienne ou intermittente (RODIER et al ,1996).

III-5-4- vibrio cholerae :

C'est une bactérie, en forme de fin bacille incurvée à paroi Gram -, mobile par un seul flagelle polaire, le sétrype : vibrio cholerae O:1 est responsable de la forme endémique classique de la maladie (le cholera ) ce groupe (vibrio cholerae O :1 ) peut se diviser en biotypes ou biovars : vibrio cholerea el tor O :1 , vibrio cholerea el tor O :139 isolée lors des épidémies de cholerea (Desmarchelier., 1997).

Chapitre IV :

Matériels et méthodes.

Introduction :

l'objectif principal de se travail et de faire les analyses physico-chimique et microbiologique des eaux usées de la station d'épuration de Bordj Bou Arreridj en trois points de traitement, l'eau d' entrée, l'eau au niveau de décanteur et l'eau de sortie ,cela pour contrôler l'efficacité d'élimination de la matière minéral et organique ainsi que la qualité microbiologique de l'eau avant et après aération.

IV -1-Prélèvement et transport des échantillons :

Les échantillons d'eau doivent être prélevés dans des conditions d'asepsie. Il se fait dans un flacon en verre qui a été stérilisée dans un autoclave à une température de 120°C pendant 15min. Les échantillons sont ramenés dans les brefs délais au laboratoire, l'analyse doit être effectuée dans un délai maximal de 4 heures.

IV -2-Le but général de la manipulation :

IV -2-1-Le principe de La manipulation :

IV -3-Analyse physico-chimique :

IV -3-1-Matériels et méthodes :

On a utilisé dans notre étude le matériel usuel du laboratoire de traitement des eaux de l'université de Med

IV -3-1-1-appareillage : ? Ph mètre :

Nous avons mesuré le pH de nos échantillons à l'aide d'un pH-mètre de laboratoire (WTW Inolab pH 730). (Figure 09)

Il correspond à la conductance d'une colonne d'eau comprise entre deux électrodes métalliques de 1cm² de surface et séparées l'une de l'autre de 1cm, l'unité est en micro siemens par centimètre (us/ cm).( WTW inolab cond-720.)

La turbidité représente l'opacité d'un milieu trouble. C'est la réduction de la transparence d'un liquide due à la présence de matières non dissoutes.

Il s'agit d'une mesure ampérométrique d'un courant produit à l'intérieur d'une sonde à oxygène. La sonde se trouve deux électrodes métalliques et de électrolyte avec une différence de potentiel entre ces 2 électrodes.( inolab i780 WTW).

La DBO est mesurée au bout de 5 jours (DBO5), à 20 °C (température favorable à l'activité des micro-organismes consommateurs d'O2 et à l'obscurité (afin d'éviter toute photosynthèse parasite). Deux échantillons sont nécessaires : le premier sert à la mesure de la concentration initiale en O2, le second à la mesure de la concentration résiduaire en O2 au bout de 5 jours. La DBO5 est la différence entre ces 2 concentrations. Les mesures seront effectuées sur un même volume et le second échantillon sera conservé 5 jours à l'obscurité et à 20 °C.

C'est l'oxydation énergique en milieu sulfochromique, avec une modification de la concentration en dichromate de potassium et un dosage spectrophotométrique de l'oxydant résiduel en fonction des caractéristiques spectrales des solutions.

Un spectrophotomètre est un appareil qui permet de mesurer l'absorbance d'une solution homogène à une longueur d'onde donnée ou sur une région spectrale donnée. Selon la loi de Beer-Lambert, l'absorbance d'une solution est proportionnelle à la concentration des substances en solution, à condition de se placer à la longueur d'onde à laquelle la substance absorbe les rayons lumineux. C'est pourquoi la longueur d'onde est réglée en fonction de la substance dont on veut connaître la concentration.

IV -3-1-2-produits chimique :

IV -4-L'analyse bactériologique :

Le principe général des techniques des analyses bactériologique des eaux consiste à ensemencer une quantité connue d'eau à analyser sur un milieu de culture adapté, solide ou liquide. On suppose que, pendant l'incubation, chaque microorganisme présent se développe pour donner soit une colonie visible sur un milieu solide, soit des changements d'apparence dans un milieu liquide essentiellement un trouble de celui -ci.

Le choix d'une technique d'ensemencement dépend de la nature des microorganismes recherchés, de celle de l'eau et des raisons qui ont conduit à l'analyse.

Les microorganismes que nous avons recherchés dans notre étude sont les coliformes totaux, les coliformes fécaux et les streptocoques fécaux, staphylocoques, la flore fongique, la flore aérobie mésophile totale.

IV -4-1-Matériels utilisés :

IV -5- Préparation de l'eau physiologique (9 tubes) :

? Dans une erlenmeyer prendre une masse de 0.81 g de NaCl et ajouter 90 ml de l'eau distillé

Préparation des dilutions à partir de la solution mère (10^-1, 10^-2, 10^-3, 10^-4, 10^-5, 10^-6).

IV -5-1-Détermination des coliformes totaux :

? Pipeter et verser dans chaque tube 1 ml à partir des dilutions précédentes. ? Incuber les 9 tubes dans une étuve à T=37°C (la lecture après 48h

Figure 16 : Recherche et dénombrement des coliformes en milieu liquide (colimétrie) IV -5-2- Détermination des coliformes fécaux :

? Pipeter et verser 2gouttes a partir de chaque dilution :de l'eau d'entrée (10^-1, 10^-3, 10^-5),l'eau au niveau de décanteur et de la sortie ( 10^-2 , 10^-4 , 10^-6 ) sur les 9 boites.

IV -5-3-Recherche et dénombrement de la flore aérobie mésophile :

? Pipeter et verser 2gouttes a partir de chaque dilution: de l'eau d'entrée (10^-1, 10^-3, 10^-5), l'eau au niveau de décanteur et de la sortie ( 10^-2 , 10^-4 , 10^-6 ) sur les 9 boites.

IV -5-4- Détermination des Streptocoques fécaux :

IV -5-5- Dénombrement du Staphylococcus aureus :

IV -5-6- Dénombrement de la flore fongi otale :

Chapitre V :

Résultats et discussion.

V-1-Les résultats d'analyses physico-chimiques :

V-1-1- Eau utilisée :

Pour cette étude, nous utilisons les eaux usées urbaines prélevée de la station de traitement des eaux usée-ONA de la ville de Bordj Bou Arreridj. Les principales caractéristiques de l'eau usée étudiée pour ces essais, sont présentées dans le tableau suivant :

Paramètres	Entrée	Eau de décanteur	Eau de sortie	Les normes (OMS)
Température (°C)	16.9	17	17.07	30
pH	7.99	7.78	7.53	6,5-9
Oxygène dissous (mg/l)	1.2	2.3	3.5	/
Conductivité (uS/cm)	1750	1058	1052	1200
Turbidité (NTU)	220	65	20	/
MES (mg/l)	318	18.4	11.25	<20mg/l
DBO5 (mg/l)	274	25	15.66	<30mg/l
DCO (mg/l)	735	40	25	<90ml/l
N_NH4	78.33	32	20.33	<0.5mg/l
N-NO^- 3	5.3	1.02	0.48	1mg/l
P total	3.33	1.88	1.13	<20mg/l

V-2-Discussion des résultats :

Les résultats montrent que, après traitement de l'eau usée par boue activée dans un bassin aéré, en constate que il y a une réduction remarquable des paramètres de pollution de caractère organique qui sont la DCO et DBO5, ça veut dire que le procédés après traitement dans le bassin d'aération élimine plus que 2/3 de la pollution organique total et soluble.

En ce qui concerne l'oxygène dissous on constate une augmentation remarquable pour cette valeur et cella à cause de l'enrichissement de l'eau par d'oxygène dans le bassin d'aération pour favorisée la dégradation de la matière organique par les microorganismes aérobie.

Tandis que les résultats obtenus de la turbidité et la matière en suspension (MES), on remarque que ces valeurs sont dans les normes, D'autre part le pH reste constant, dans le domaine de neutralité pour les trois points de prélèvement et la conductivité indique que l'échantillon et chargé par les minéraux.

	Genre recherché	Les dilutions
Eau d'entrée	Genre recherché	-2	-4	-6
	Coliformes totaux	+++	++	+
	Streptococcus fécaux	+++	++	+
	Staphylococcus aureus	>300	>300	62
	Flore fongique	>300	60	40
	Flore Aérobie Misophile totale	>300	>300	90
	Coliformes Fécaux	172	65	20

Les dilutions -2 +++ JAUNE Les dilutions -3 +++ JAUNE Les dilutions -4 ++ JAUNE Les dilutions -5 ++ JAUNE Les dilutions -6 + JAUNE-VERT

	Genre recherché	Les dilutions
Eau de sortie	Genre recherché	-1	-3	-5
	Coliformes totaux	++	+	+
	Streptococcus fécaux	++	+	+
	Staphylococcus aureus	⁰	0	0
	Flore fongique	25	12	7
	Flore Aérobie Misophile totale	20	0	0
	Coliformes Fécaux	32	11	6

V-4-Discussion des résultats :

Il est à signaler que, pour les dénombrements des M.O et pour l'ensemble des échantillons (l'eau brute et après bassin d'aération), analysés, une contamination très élevée a été enregistrée aux cours des lectures des différent résultats, soit sur les boites pétris, soit sur les tubes à essai des différents dilutions et bouillons

a- Coliformes totaux et fécaux :

Les résultats des coliformes totaux et fécaux réalisé sur le milieu BCPL étaient positifs, les résultats des différents prélèvements sont très élevée a savoir à avant, après le traitement et même au niveau de décanteur (1400 coliformes dans un 100 ml d'eau à analysé).

Ces résultats montrent que l'eau qui arrive au bassin de décantation renferme des taux élevés des coliformes fécaux et totaux, par conséquence il est riche en matières organiques, donc une présence des composés fécaux et totaux. Ces eaux doivent être surveillée, ne peuvent être utilisé ni à l'usage domestique ni à l'irrigation agricole.

b-Discussion des résultats relatifs aux dénombrements streptocoques fécaux :

Les streptocoques fécaux ou streptocoques du groupe D, sont pathogène pour l'homme et toxinogènes pour les animaux.

La recherche sur milieu ROTHE (enrichissement et présomption), sur LITSKY (isolement et confirmation) : si la méthode recommandée pour le contrôle dans les eaux représente dans le milieu indicateur de contamination récente se sont des indicateurs de contamination fécale moins potentielle pour les coliformes fécaux et totaux (Rodier., 2009).

Les résultats obtenu ont dépassé les normes donc l'eau n'est pas traitée, ne peuvent être utilisé ni à l'usage domestique ni à l'irrigation agricole.

c-discussion des résultats relatifs aux dénombrements de flore aérobie mésophile :

Les résultats de la flore aérobie mésophile réalisé sur le milieu GN étaient inférieurs à la norme microbiologique ce qui traduisent un résultat satisfaisant.

d-discussion des résultats relatifs aux dénombrements Staphylococcus aureus :

Les résultats des Staphylococcus aureus réalisé sur le milieu GC étaient égaux à la norme microbiologique ce qui traduisent un résultat satisfaisant

e-discussion des résultats relatifs au dénombrement de la Flore fongique :

Les résultats de la flore fongique réalisée sur le milieu OGA sont largement supérieurs à la norme microbiologique (absence) correspondent à résultats non satisfaisants, donc l'eau n'est pas traitée, ne peuvent être utilisé ni à l'usage domestique ni à l'irrigation agricole.

Conclusion générale

Ce travail s'était fixé comme objectif principale de contrôler le traitement des eaux usées urbaines par les procédés a boue activée utilisé par la station de traitement des eaux-ONA de la ville de Bordj Bou Arreridj. Les trois points de prélèvement choisis pour ça, sont l'eau usée brute à l'entré de la station de traitement, au niveau de décanteur ainsi que l'eau usée à la sortie.

Les analyses avaient pour but de mesurer les paramètres de pollution et la recherche et dénombrement des coliformes totaux, fécaux et les streptocoques fécaux, les staphylococcus aureus et la flore aérobie mésophile avant, au niveau de décanteur et après le traitement.

Les résultats obtenus montrent qu'il y ait une réduction remarquable des paramètres de pollution de caractère organique qui sont la DCO et DBO5, elles restent toujours aux valeurs fixées par les normes algériennes, qui ne dépasse pas 120 mg/l pour la DCO et 35 mg/l pour la _DBO5, d'autre part la charge bactérienne au niveau d'effluent traité de la station est plus élevée (1400 CF/100ml). Elle reste supérieure à la concentration limite (1000 CF/ 100 ml) recommandée par l'OMS pour une réutilisation en irrigation.

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Répartir à raison de 10 ml par tube avec cloche de Durham. Stérilisation à 115°C pendant 20 minutes.

Pour obtenir le milieu de ROTHE « simple concentration », mettre 35,6g de milieu déshydraté dans un litre d'eau distillée, répartir à l'autoclave à 115°c pendant 20 min

Mettre 35,7 g de milieu déshydraté dans un litre d'eau distillée .mélanger soigneusement juster, si nécessairement, le pH à 6,8-7, repartir à raison de 10 ml par tube.

Stérilisation à l'autoclave à 115°C pendant 20 minutes. Milieu de GN : (Louis. J)

Mettre en suspension 28grammes du milieu dans un litre d'eau distillée. Chauffer en agitant fréquemment et faire bouillir.

Suspendre 41.5g de milieu dans un litre d'eau distillée bien mélanger et faire bouillir en agitant fréquemment. Milieu GC : (louis.J)

Mettre en suspension 54.2g de milieu dans un litre d'eau distillée bien mélanger.chanffer jusqu'à dissolution complète.

Mettre en suspension 30g de milieu dans un litre d'eau distillée bien mélangé et la faire bouillir en agitant fréquemment jusqu'à dissolution complète.

Annexe 2 :

3 tubes de 10 ml	3 tubes de 1 ml		3 tubes de 0, 1ml		NPP dans 100ml		Limites de confiance
							Inférieure		Supérieure
0	0		1		3		<0,5		9
0	1		0		3		<0,5		13
1	0		0		4		<0,5		20
1	0		1		7		1		21
1	1		0		7		1		23
1	1		1		11		3		36
1	2		0		11		3		36
2	0		0		9		1		36
2		0		1		14		3		37
2		1		0		15		3		44
2		1		1		20		7		89
2		2		0		21		4		47
2		2		1		28		10		149
3		0		0		23		4		120
3		0		1		39		7		130
3		0		2		64		15		379
3		1		0		43		7		210
3		1		1		75		14		230
3		1		2		120		30		380
3		2		0		93		15		380
3		2		1		150		30		440
3		2		2		210		35		470
3		3		0		240		36		1300
3		3		1		460		71		2400
3		3		2		1100		150		4800
3		3		3		1400

Traitement des eaux usées urbaines par boues activées au niveau de la ville de Bordj Bou Arreridj en Algérie effectué par la station d'épuration des eaux usées ONA