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CARACTERISATION DES EFFLUENTS URBAINS El Hafiane F.; Soudi B. Département Ressources Naturelles & Environnement Institut Agronomique & Vétérinaire Hassan.

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1 CARACTERISATION DES EFFLUENTS URBAINS El Hafiane F.; Soudi B. Département Ressources Naturelles & Environnement Institut Agronomique & Vétérinaire Hassan II

2 Caractérisation des effluents urbains Eaux usées urbaines Eaux usées traitées Boues STEP Effluents urbains = Déchets liquides urbains

3 Caractérisation des effluents urbains Caractérisation des effluents urbains Origines des eaux usées urbaines o Eaux domestiques o Eaux industrielles o Eaux de ruissellement Eaux usées urbaines

4 Caractérisation des effluents urbains Composition extrêmement variable, et dépend de : la composition originelle de leau potable, les diverses utilisations (produits dentretien, lessives, solvants, peintures, colle, etc.) les utilisateurs eux-mêmes : niveau socio-économique, état de santé... Rejets domestiques Eaux noires (eaux de toilettes) Eaux grises (lave-linge, lave- vaisselle, douche/bain, etc…)

5 Caractérisation des effluents urbains Eaux usées industrielles s essentiellement organiques Rejet s essentiellement organiques (agro-industries et papeteries) Rejets riches en éléments toxiques (tanneries, industries de traitement de surface, industrie textile …) Eaux usées industrielles Tous les rejets autres que domestiques (Rejets d'activités artisanales, industrielles ou commerciales) Diversité : il y a autant deaux usées industrielles que dindustries.

6 Caractérisation des effluents urbains Forte modification de la composition des eaux usées. Eaux usées industrielles Rejet direct dans le réseau Prétraitement avant rejet dans le réseau

7 Variabilité de la qualité et du volume des eaux qui arrivent à la station dépuration. Ouvrages de déviation nécessaires Effluent brut de qualité relativement régulière et de débit relativement bien déterminé. Caractérisation des effluents urbains Eaux de ruissellement Eaux de pluie qui ruissellent sur les surfaces imperméabilisées Composition variable selon les activités de la région étudiée Réseau unitaireRéseau séparatif

8 Comment caractériser un effluent ? Débit Débit Caractérisation des effluents urbains Composition Composition Echantillonnage : point déchantillonnage, type déchantillons (ponctuel, composite, ) (selon lobjectif) composite, ) (selon lobjectif) Charge massique : Paramètre très important dans le dimensionnement des ouvrages Charge hydraulique

9 Paramètres de caractérisation de leffluent Paramètres physiques Paramètres physiques Caractérisation des effluents urbains Paramètres de pollution Paramètres physico-chimiques Paramètres physico-chimiques Paramètres chimiques Paramètres chimiques Paramètres biologiques Paramètres biologiques Paramètres de toxicité Paramètres de toxicité

10 Paramètres physiques La température La température Impact sur les réactions chimiques et biochimiques Modification de température Modification de température Déséquilibre écologique Appauvrissement de la diversité des espèces Rejets industriels (eaux de refroidissement) Augmentation de lévaporation Diminution de la solubilité des gaz et notamment de loxygène Caractérisation des effluents urbains Paramètres de pollution

11 Paramètres physiques Réduction du degré de luminosité MES proportions importantes Appauvrissement en oxygène dissous Réduction de lactivité photosynthétique Maladies chez le poisson Asphyxie par colmatage des branchies Réduction des possibilités de développement des végétaux et des invertébrés de fond Effets mécaniques Les MES sont de natures minérales et organiques (M.V.S.). Ces deux formes sont à des proportions variables selon la nature de rejet. Caractérisation des effluents urbains Paramètres de pollution

12 Paramètres chimiques pH pH La CE renseigne sur la salinité globale de leau. La CE dépend essentiellement de la qualité de leau potable et du régime alimentaire de la population et des activités industrielles. Modification importante de pH Déséquilibres entre les molécules et les ions Toxicité de certaines espèces chimiques Conductivité électrique (CE) Caractérisation des effluents urbains Paramètres de pollution pH optimum pour un développement normal des organismes aquatiques 6,5 - 8,5 pH optimum pour un développement normal des organismes aquatiques 6,5 - 8,5

13 Matières organiques Première cause de pollution des ressources en eaux Effluents domestiques, (déjections animales et humaines, graisses, etc.) Rejets industriels (industries agro-alimentaires, en particulier). en particulier). Appauvrissement en oxygène des milieux aquatiques Effets néfastes sur la survie de la faune Demande Chimique en Oxygène (DCO) Demande Biochimique en Oxygène (DBO5) Paramètres physico-chimiques Caractérisation des effluents urbains Paramètres de pollution Paramètres chimiques

14 Les éléments minéraux nutritifs Agriculture Eaux noires (azote) Prolifération algale, Appauvrissement en oxygène Effluents industriels Impact négatif sur la biodiversité Impact négatif sur la biodiversité Pollution des ressources en eau Pollution des ressources en eau NTK, N-NH4+, Nitrates, Nitrites, NGL P total, P-PO43- Paramètres physico-chimiques Caractérisation des effluents urbains Paramètres de pollution Eaux grises (Phosphore) Paramètres chimiques

15 Les pathogènes Effet néfaste sur le milieu aquatique Accumulation au fil de la chaîne alimentaire et donc effets plus ou moins graves sur la santé humaine. Désordres intestinaux plus ou moins graves, affections respiratoires ou des muqueuses dans le cas de baignades Rejet domestique (Eaux grises et eaux noires) Coliformes fécaux; Coliformes totaux ; Streptocoques fécaux Parasites (œufs dhelminthes) Caractérisation des effluents urbains Paramètres de pollution Paramètres biologiques

16 Normes marocaines pour lutilisation des eaux traitées en irrigation (en conformité avec lOMS) Catégorie Conditions de réalisation Groupe exposé Nématodes intestinaux (a) [moy arithmétique du nombre dœufs par litre (b)] Coliformes fécaux [moyenne géométrique du nombre par 100ml (b)] A Irrigation de cultures destinées à être consommées crues, des terrains de sport, des jardins publics (c) Ouvriers agricoles, Consommateurs Publics Absence <1000 (d) B Irrigation de cultures céréalières, industrielles et fourragères, des pâturages et des Plantations darbres (d) OuvriersagricolesAbsence Aucune norme nest recommandée C Irrigation localisée des cultures de la catégorie B si les ouvriers agricoles et le public ne sont pas exposés Aucun Sans objet (a) Ascaris, tricheries et ankylostomes. (b) Durant la période dirrigation. (c) Une directive stricte (< 200 coliformes fécaux par 100 ml) est justifiée pour les pelouses avec lesquelles le public peut avoir un contact direct, comme les pelouses dhôtels. (d) Dans le cas des arbres fruitiers, lirrigation doit cesser deux semaines avant la cueillette et aucun fruit tombé ne doit être ramassés. Lirrigation par aspersion est interdite.

17 Caractérisation des effluents urbains Paramètres de pollution Le terme "micropolluants" désigne un ensemble de substances qui, en raison de leur toxicité, de leur persistance, de leur bio-accumulation, sont de nature à engendrer des nuisances même lorsqu'elles sont rejetées en très faibles quantités. Micropolluants organiques Micropolluants organiques Micropolluants inorganiques Micropolluants inorganiques Micropolluants Paramètres de toxicité (Micropolluants) Ils provoquent des effets de 2 formes : effet immédiat ou à court terme conduisant à un effet toxique brutal et donc à la mort rapide des différents organismes, effet immédiat ou à court terme conduisant à un effet toxique brutal et donc à la mort rapide des différents organismes, effet différé ou à long terme, par Bio-accumulation effet différé ou à long terme, par Bio-accumulation

18 Micropolluants inorganiques Les métaux lourds Effet néfaste sur le milieu aquatique Accumulation au fil de la chaîne alimentaire et donc effets plus ou moins graves sur la santé humaine. Rejets industriels Selon le secteur (ex. tanneries) Rejet domestique : moy ( g/l) Cd:3, Cu:150, Pb :100, Zn:500 (Eaux grises: cosmétiques, produits dentretien,..) (Eaux noires : médicaments) (mercure, cuivre, cadmium, Nickel, plomb, cyanure,… etc.) Caractérisation des effluents urbains Paramètres de pollution Paramètres de toxicité (Micropolluants)

19 Micropolluants organiques composés phénoliques, organohalogénés, organophosphorés, hydrocarbures,..) ( composés phénoliques, organohalogénés, organophosphorés, hydrocarbures,..) Effet néfaste sur le milieu aquatique Accumulation au fil de la chaîne alimentaire Accumulation au fil de la chaîne alimentaire et donc effets plus ou moins graves sur la santé humaine. et donc effets plus ou moins graves sur la santé humaine. hydrocarbures pesticides,…) Rejets industriels ( hydrocarbures pesticides,…) produits pharmaceutiques Rejet domestique produits pharmaceutiques (Eaux grises et noires) HPA : hydrocarbures polycycliques aromatiques produits de la combustion des carburants PCB : polychlorobiphényles, contenus dans les pesticides Et autres Caractérisation des effluents urbains Paramètres de pollution Eaux de ruissellement hydrocarbures, produits phytosanitaires) (zone urbaine ou agricole) (hydrocarbures, produits phytosanitaires) Paramètres de toxicité (Micropolluants)

20 Caractérisation des effluents urbains Paramètres de pollution Le progrès technologique et le développement des techniques didentification hautement sensibles Le progrès technologique et le développement des techniques didentification hautement sensibles possibilités de détection de nouveaux micropolluants Apparition de nouveaux produits sur le marché (produits dentretien, cosmétiques,…..) présence éventuelle de nouvelles espèces chimiques à détecter et à éliminer Ex. Détection de résidus de drogues dans les eaux usées. Ces analyses permettent de calculer les niveaux de consommation illicite de substances spécifiques dans une communauté donnée. La liste des paramètres à analyser nest jamais exhaustive

21 Quels paramètres analyser? Le choix des paramètres de caractérisation dépend de lobjectif: Évaluer le danger Choix du système de traitement (Biodégradabilité de leffluent) Dimensionnement des ouvrages de traitement Réutilisation (type)

22 Objectif Paramètres à analyser Caractérisation des effluents urbains Choix des paramètres de caractérisation Évaluer le danger Toxicité (Micropolluants) Paramètres biologiques (germes pathogènes)

23 Objectif Paramètres à analyser Caractérisation des effluents urbains Choix des paramètres de caractérisation Choix du procédé de traitement (Traitabilité biologique) Matière organique Matière organique biodégradable Éléments nutritifs pH Pour évaluer la traitabilité dune eau usée par voie biologique : Le ratio DCO/DBO5 qui ne doit pas excéder 3. Le ratio DCO/DBO5 qui ne doit pas excéder 3. Le ratio C/N/P qui idéalement devrait être 100/5/1 pour une digestion optimale par les biomasses épuratrices. Le ratio C/N/P qui idéalement devrait être 100/5/1 pour une digestion optimale par les biomasses épuratrices.

24 Objectif Paramètres à analyser Conception et dimensionnement des installations de traitement des eaux usées Débit (charge hydraulique) Matière organique Matière organique biodégradable MES Caractérisation des effluents urbains Choix des paramètres de caractérisation

25 Objectif Paramètres à analyser Rejet des eaux usées traitées dans le milieu récepteur Matière organique Matière organique biodégradable MES Micro-polluants Paramètres biologiques (risque sanitaire) Caractérisation des effluents urbains Choix des paramètres de caractérisation les valeurs limites spécifiques de rejet domestique. 120 mg/l de DBO5 120 mg/l de DBO5 250 mg/l de DCO 250 mg/l de DCO 150 mg/l de MES 150 mg/l de MES Larrêté conjoint (N° du 25 juillet 2006)

26 Objectif Paramètres à analyser Réutilisation en irrigation des eaux usées traitées Salinité Éléments nutritifs (N & P) Paramètres biologiques (CF, œufs de parasites) Micro-polluants (métaux lourds & autres) MES (selon le e système dirrigation) Caractérisation des effluents urbains Choix des paramètres de caractérisation Pour les eaux usées épurées, le nombre minimal d'échantillons sur la base duquel une eau destinée à l'irrigation est dite conforme aux normes fixées : quatre (4) par an à raison d'un (1) par trimestre pour analyser les métaux lourds, quatre (4) par an à raison d'un (1) par trimestre pour analyser les métaux lourds, 24 par an à raison d'un (1) tous les quinze (15) jours pour analyser les paramètres bactériologiques, parasitologiques et physico-chimiques. 24 par an à raison d'un (1) tous les quinze (15) jours pour analyser les paramètres bactériologiques, parasitologiques et physico-chimiques. Normes déchantillonnage

27 Objectif Paramètres à analyser Réutilisation des boues comme fertilisants Éléments nutritifs (N & P) Siccité Paramètres biologiques (œufs dhelminthes) Toxiques (métaux lourds) Caractérisation des effluents urbains Choix des paramètres de caractérisation

28 Objectif Paramètres à analyser Traitement des boues Matière organique fermentescible Paramètres biologiques (œufs de parasites) Micropolluants (métaux lourds & autres) Caractérisation des effluents urbains Choix des paramètres de caractérisation

29 Concentrations de polluants dans les eaux usées urbaines (Grommaire-Mertz, 1998) ParamètresConcentrations MES100 à 500 mg/L DCO250 à 1000 mg/L DBO5100 à 400 mg/L Cadmium 1 à 10 g/L Cuivre 83 à 100 g/L Plomb 5 à 78 g/L Zinc 100 à 570 g/L Caractérisation des effluents urbains Caractérisation des effluents

30 VALEURS BOD5 DES EAUX USEES DOMESTIQUES POUR QUELQUES REGIONS ET PAYS Pays/RégionBOD5 (g/personne/jour) Gamme Afrique – 45 Egypte – 41 Asie, Moyen Orient, Amérique latine – 45 Inde – 41 Cisjordanie et Bande de Gaza (Palestine) – 68 Japon – 45 Brésil – 55 Canada, Europe, Russie, Océanie – 70 Danemark – 68 Allemagne – 68 Grèce – 60 Italie – 60 Suède – 82 Turquie – 50 États-Unis8550 – : Doorn & Liles (1999). 2 : Feachem et al. (1983). 3 : Masotti (1996). 4 : Metcalf & Eddy (2003).

31 Classification des eaux usées au Maroc ParamètrePetits centres (< hab) Centre moyens ( hab) Grandes villes (> hab) Moyenne nationale DBO 5 (mg/l) DCO (mg/l) MES (mg/l) (ONEP-GTZ, 1998) Caractérisation des effluents urbains Eaux usées au Maroc Les ratios retenus au Maroc pour l'évaluation des différents flux de pollution domestique sont les suivants : · 76 g de MO/ hab/j · 55 g de MES/ hab/j · 9 g de matière azotée/ hab/j

32 Valeurs des principaux paramètres de pollution des eaux usées du campus de lIAV Paramètreminimummaximummoyennedéviation standard pH6,47,46,90,29 T (°C)14,827,119,53,1 CE (µS/cm) MST (mg/l) MVT (mg/l) MES (mg/l) MVS (mg/l) DCO (mg/l) DBO 5 (mg/l) NTK (mg/l)28,2104,17225,3 N-NH 4 + (mg/l)14,871,045,916,2 N-NO 3 - (mg/l)00,340,12 N-NO 2 - (mg/l)00,290,080,11 P T (mg/l)4,312,18,22,3 P T soluble (mg/l)3,110,26,83,0 P-PO 4 3- (mg/l)2,78,55,71,4 H & G (mg/l) Cl - (mg/l) CF (10 7 unité/100) CT (10 8 unité/100) 0,4 0,23 9,0 5,0 3,6 1,12 1,1 1,02 Œufs helminthes/l1,113,07,05,6

33 Teneurs des eaux usées de lIAV en quelques métaux lourds Paramètre Minimum MaximumMoyenneDéviation standard Cu (µg/l) Cr (µg/l) Cd (µg/l)01,20,930,3 Fe (µg/l) Mg (µg/l) ,9 Mn (µg/l) Pb (µg/l) Ni (µg/l)0000 Zn (µg/l) Caractérisation des effluents urbains Eaux usées au Maroc

34 Caractéristiques des eaux usées de quelques villes du Maroc ParamètresMeknès (1) Ouarzazate (1) Skhirat (1) Benslimane (2) Marrakech (3) pH8,067,587,007,307,00 CE (mS/cm)1,163,211,621,56- DBO 5 (mgO 2 /l) DCO (mgO 2 /l) MES (mg/l) NTK (mg/l)40,3-74,4-76 Pt (mg/l)20,6-12,1-10 Œuf dhelminthes/l 1010,472311,7 CF/100ml (10 7 )27,10,2550,3- (1): Unité dÉpuration des Eaux Usées de lIAV. (2): Kourâa et al. (2000). (3): Ouazzani & Bouhoum (1995) Caractérisation des effluents urbains Eaux usées au Maroc

35 Caractéristiques des eaux usées urbaines dans quelques pays ParamètresTunis- Hammamat (1) USA (moy 27 états) (2) Cali (Colombie) (3) Pedregal (Brésil) (3) DBO 5 (mgO 2 /l) DCO (mgO 2 /l) MES (mg/l) Caractérisation des effluents urbains Eaux usées au Monde (1) Ghrabi et al. (2000); (2) Metcalf & Eddy (1991) ; (3) van Haandel & Lettinga (1994).

36 Normes Marocaines de qualité des eaux destinées à lirrigation PARAMÈTRES BACTÉRIOLOGIQUES paramètresValeurs limites Coliformes fécau1000/100ml35 SalmonelleAbsence dans 5l Vibrions CholériqueAbsence dans 450 ml PARAMÈTRES BACTÉRIOLOGIQUES Parasites pathogènesAbsence OEufs, Kystes de parasitesAbsence Larves d'AnkylostomidésAbsence Fluococercaires de Schistosoma hoematobium Absence Caractérisation des effluents urbains Eaux usées traitées au Maroc

37 Normes Marocaines de qualité des eaux destinées à lirrigation PARAMETRES TOXIQUES paramètresValeurs limites Mercure Hg mg/l0,001 Cadmium Cd mg/10,01 Arsenic As mg/l0,1 Chrome total mg/l0,1 Plomb Pb mg/l5 Cuivre Cu mg/l0,2 Zinc Zn mg/l2 Sélénium Se mg/l0,02 Fluor F mg/l1 Cyanures Cn mg/l1 Phénoles mg/l3 Aluminium Al mg/l5 Berylium Be mg/l0,1 Cobalt Co mg/l0,05 Fer Fe mg/l5 Lithium mg/l2,5 Manganèse Mn mg/l0,2 Molybdène Mo mg/l0,01 Nickel Ni mg/l0,2 Vanadium v mg/l0,1

38 Normes Marocaines de qualité des eaux destinées à lirrigation PARAMETRES PHYSICOCHIMIQUES ParamètresValeurs limites Salinité Salinité totale (STD) mg/l7680 Conductivité électrique (CE) mS/cm à 25°C*12 Infiltration le SAR** du = 0 – 3 et CE = et CE = et CE = et CE = et CE = <0,2 <0,3 <0,5 <1,3 <3 SAR = Sodium Absorption Ratio (coefficient dabsorption du sodium) CE = conductivité électrique

39 IONS TOXIQUES (affectant les cultures sensibles) ParamètresValeurs limites Sodium (Na) - Irrigation de surface (SAR) - Irrigation par aspersion (mg/l) 9 69 Chlorures (Cl) - Irrigation de surface (mg/l) - Irrigation par aspersion (mg/l) Bore (B) (mg/l)3 Normes Marocaines de qualité des eaux destinées à lirrigation

40 EFFETS DIVERS (affectant les cultures sensibles) ParamètresValeurs limites Température (°C)35 pH6,5 – 8,4 MES mg/l Irrigation gravitaire Irrigation par aspersion et localisée Azote nitrique (N-NO3-) en mg/l)30 Bicarbonate (HCO3-) Irrigation par aspersion (mg/l) 518 Sulfates (SO42-) en mg/l250

41 Caractérisation des effluents urbains Boues au Maroc La quantité des boues connaîtra donc une importante augmentation durant les années à venir, surtout que le programme national dassainissement liquide prévoit labattement de la pollution des eaux usées de 60% à lhorizon de (Source : Soudi, Benosmane, Gredigk-Hoffman, 2006) Projection de la production des boues au Maroc Manque de données quantitatives et qualitatives sur les boues au Maroc

42 Situation géographique de 9 STEPs dont la composition des boues a été étudiée Caractérisation des effluents urbains Boues au Maroc

43 Teneurs en éléments majeurs des boues étudiées. STEPAl (g/kg) Ca (g/kg) Fe (g/kg) K (g/kg) Mg (g/kg) Mn (g/kg) Na (g/kg) P (g/kg) Agadir32,375,70,99,110,40,357,3313,10 Skhirat27,885,80,87,38,80,282,488,51 Drarga29,276,40,86,49,10,272,6011,13 Bouregreg26,971,20,98,59,30,263,9010,29 Mriret26,164,90,96,39,50,303,4514,77 Taoujdate44,074,40,810,25,60,331,616,43 Tafoghalte31,060,71,06,56,70,332,3414,85 Taourirt12,032,40,82,45,20,282,3518,89 Tiznit34,671,41,013,010,70,298,247,46 Caractérisation des effluents urbains Boues au Maroc

44 Richesse des boues en éléments fertilisants STEPAlCaFeKMgMnNaPNTotal /45 Agadir Skhirat Drarga Bouregreg Mriret Taoujdate Tafoghalte Taourirt Tiznit Notation5432 ClasseTrès richeRicheMoyennement richePauvre Caractérisation des effluents urbains Boues au Maroc

45 (mg/KgMS)CrCdCuNiPbZn Moyennes des 9 types de boues 46,781,71243,4720,51130,17896,4 valeurs limite réglementaires (UE) STEPCr (mg/KgMS) Cd (mg/KgMS) Cu (mg/KgMS) Ni (mg/KgMS) Pb (mg/KgMS) Zn (mg/KgMS) Agadir39,91,6144,417,2235,5867,1 Skhirat46,91,96235,719,5129,1856,5 Drarga49,41,5257,521,5120,1993,3 Bouregreg42,82,1231,820,1136,9758,8 Mriret56,42,5368,123,7113,81113,3 Taouajdate60,90,9232,921,482,1803,8 Tafoughalte52,81,2245,823,8111,81111,5 Taourirt36,31,1260,0420,790,81342,1 Tiznit34,60,7222,516,688,1237,9 Teneurs en éléments traces métalliques des boues étudiées. Caractérisation des effluents urbains Boues au Maroc

46 Merci de votre attention


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