CARACTERISATION DES EFFLUENTS URBAINS El Hafiane F.; Soudi B. Département Ressources Naturelles & Environnement Institut Agronomique & Vétérinaire Hassan II f.elhafiane@iav.ac.ma b.soudi@iav.ac.ma

Caractérisation des effluents urbains Effluents urbains = Déchets liquides urbains

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

Caractérisation des effluents urbains Composition extrêmement variable, et dépend de : la composition originelle de l’eau potable, les diverses utilisations (produits d’entretien, lessives, solvants, peintures, colle, etc.) les utilisateurs eux-mêmes : niveau socio-économique, état de santé...

Caractérisation des effluents urbains Eaux usées industrielles Tous les rejets autres que domestiques (Rejets d'activités artisanales, industrielles ou commerciales) Diversité : il y a autant d’eaux usées industrielles que d’industries.

Caractérisation des effluents urbains Forte modification de la composition des eaux usées.

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 unitaire Réseau séparatif Effluent brut de qualité relativement régulière et de débit relativement bien déterminé. Variabilité de la qualité et du volume des eaux qui arrivent à la station d’épuration. Ouvrages de déviation nécessaires

Comment caractériser un effluent ? Caractérisation des effluents urbains Comment caractériser un effluent ? : Paramètre très important dans le dimensionnement des ouvrages Débit  Charge hydraulique  Charge massique Composition Echantillonnage : point d’échantillonnage, type d’échantillons (ponctuel, composite, ) (selon l’objectif)

Paramètres de caractérisation de l’effluent Caractérisation des effluents urbains Paramètres de pollution Paramètres de caractérisation de l’effluent Paramètres physiques Paramètres physico-chimiques Paramètres chimiques Paramètres biologiques Paramètres de toxicité

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

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

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

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

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

Les pathogènes Caractérisation des effluents urbains Paramètres de pollution Paramètres biologiques Rejet domestique (Eaux grises et eaux noires) 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 Coliformes fécaux; Coliformes totaux ; Streptocoques fécaux Parasites (œufs d’helminthes)

Normes marocaines pour l’utilisation des eaux traitées en irrigation (en conformité avec l’OMS) Catégorie Conditions de réalisation Groupe exposé Nématodes intestinaux (a) [moy arithmétique du nombre d’œufs 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 d’arbres (d) Ouvriers agricoles Aucune norme n’est 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 d’irrigation. (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 d’hôtels. (d) Dans le cas des arbres fruitiers, l’irrigation doit cesser deux semaines avant la cueillette et aucun fruit tombé ne doit être ramassés. L’irrigation par aspersion est interdite.

Ils provoquent des effets de 2 formes : Caractérisation des effluents urbains Paramètres de pollution Paramètres de toxicité (Micropolluants) Micropolluants 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 inorganiques 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 différé ou à long terme, par Bio-accumulation

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

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

La liste des paramètres à analyser n’est jamais exhaustive Caractérisation des effluents urbains Paramètres de pollution La liste des paramètres à analyser n’est jamais exhaustive Le progrès technologique et le développement des techniques d’identification hautement sensibles  possibilités de détection de nouveaux micropolluants Apparition de nouveaux produits sur le marché (produits d’entretien, 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.

Quels paramètres analyser? Le choix des paramètres de caractérisation dépend de l’objectif: Évaluer le danger Choix du système de traitement (Biodégradabilité de l’effluent) Dimensionnement des ouvrages de traitement Réutilisation (type)

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

Choix du procédé de traitement (Traitabilité biologique) Caractérisation des effluents urbains Choix des paramètres de caractérisation Objectif Paramètres à analyser Matière organique Matière organique biodégradable Éléments nutritifs pH Choix du procédé de traitement (Traitabilité biologique) Pour évaluer la traitabilité d’une eau usée par voie biologique : 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.

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

Caractérisation des effluents urbains Choix des paramètres de caractérisation Objectif Paramètres à analyser Matière organique Matière organique biodégradable MES Micro-polluants Paramètres biologiques (risque sanitaire) Rejet des eaux usées traitées dans le milieu récepteur L’arrêté conjoint (N°1607-06 du 25 juillet 2006) les valeurs limites spécifiques de rejet domestique. • 120 mg/l de DBO5 • 250 mg/l de DCO • 150 mg/l de MES

Caractérisation des effluents urbains Choix des paramètres de caractérisation Objectif Paramètres à analyser Salinité Éléments nutritifs (N & P) Paramètres biologiques (CF, œufs de parasites) Micro-polluants (métaux lourds & autres) MES (selon le e système d’irrigation) Réutilisation en irrigation des eaux usées traitées Normes d’échantillonnage 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, 24 par an à raison d'un (1) tous les quinze (15) jours pour analyser les paramètres bactériologiques, parasitologiques et physico-chimiques.

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

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

Caractérisation des effluents urbains Caractérisation des effluents Concentrations de polluants dans les eaux usées urbaines (Grommaire-Mertz, 1998) Paramètres Concentrations MES 100 à 500 mg/L DCO 250 à 1000 mg/L DBO5 100 à 400 mg/L Cadmium 1 à 10 mg/L Cuivre 83 à 100 mg/L Plomb 5 à 78 mg/L Zinc 100 à 570 mg/L

VALEURS BOD5 DES EAUX USEES DOMESTIQUES POUR QUELQUES REGIONS ET PAYS Pays/Région BOD5 (g/personne/jour) Gamme Afrique 1 37 35 – 45 Egypte 1 34 27 – 41 Asie, Moyen Orient, Amérique latine1 40 Inde1 Cisjordanie et Bande de Gaza (Palestine) 1 50 32 – 68 Japon 1 42 40 – 45 Brésil 2 45 – 55 Canada, Europe, Russie, Océanie 1 60 50 – 70 Danemark 1 62 55 – 68 Allemagne 1 Grèce 1 57 55 – 60 Italie3 49 – 60 Suède 1 75 68 – 82 Turquie 1 38 27 – 50 États-Unis 85 50 – 120 1 : Doorn & Liles (1999). 2 : Feachem et al. (1983). 3 : Masotti (1996). 4 : Metcalf & Eddy (2003).

Classification des eaux usées au Maroc Caractérisation des effluents urbains Eaux usées au Maroc Classification des eaux usées au Maroc Paramètre Petits centres (< 20.000 hab) Centre moyens (20.000 - 100.000 hab) Grandes villes (>100.000 hab) Moyenne nationale DBO5 (mg/l) 400 350 300 DCO (mg/l) 1000 950 850 900 MES (mg/l) 500 (ONEP-GTZ, 1998) 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

Valeurs des principaux paramètres de pollution des eaux usées du campus de l’IAV minimum maximum moyenne déviation standard pH 6,4 7,4 6,9 0,29 T (°C) 14,8 27,1 19,5 3,1 CE (µS/cm) 1130 1880 1290 260 MST (mg/l) 756 1248 1036 203 MVT (mg/l) 146 538 381 92 MES (mg/l) 476 330 85 MVS (mg/l) 95 302 190 57 DCO (mg/l) 480 1400 800 202 DBO5 (mg/l) 200 780 390 139 NTK (mg/l) 28,2 104,1 72 25,3 N-NH4+ (mg/l) 71,0 45,9 16,2 N-NO3- (mg/l) 0,34 0,12 N-NO2- (mg/l) 0,08 0,11 PT (mg/l) 4,3 12,1 8,2 2,3 PT soluble (mg/l) 10,2 6,8 3,0 P-PO43- (mg/l) 2,7 8,5 5,7 1,4 H & G (mg/l) 21 66 40 12 Cl- (mg/l) 240 310 287 28 CF (107unité/100) CT (108unité/100) 0,4 0,23 9,0 5,0 3,6 1,12 1,1 1,02 Œufs helminthes/l 13,0 7,0 5,6

Teneurs des eaux usées de l’IAV en quelques métaux lourds Caractérisation des effluents urbains Eaux usées au Maroc Teneurs des eaux usées de l’IAV en quelques métaux lourds Paramètre Minimum Maximum Moyenne Déviation standard Cu (µg/l) 22 42 32 18 Cr (µg/l) 8 59 27 Cd (µg/l) 1,2 0,93 0,3 Fe (µg/l) 142 412 246 103 Mg (µg/l) 20 36 29 5,9 Mn (µg/l) 35 126 85 44 Pb (µg/l) 21 15 Ni (µg/l) Zn (µg/l) 123 390 250 87

Caractéristiques des eaux usées de quelques villes du Maroc Caractérisation des effluents urbains Eaux usées au Maroc Caractéristiques des eaux usées de quelques villes du Maroc Paramètres Meknès (1) Ouarzazate (1) Skhirat (1) Benslimane (2) Marrakech (3) pH 8,06 7,58 7,00 7,30 CE (mS/cm) 1,16 3,21 1,62 1,56 - DBO5 (mgO2/l) 263 296 292 190 250 DCO (mgO2/l) 743 450 687 490 600 MES (mg/l) 314 321 538 200 113 NTK (mg/l) 40,3 74,4 76 Pt (mg/l) 20,6 12,1 10 Œuf d’helminthes/l 10,4 7 23 11,7 CF/100ml (107) 27,1 0,25 5 0,3 (1): Unité d’Épuration des Eaux Usées de l’IAV. (2): Kourâa et al. (2000). (3): Ouazzani & Bouhoum (1995)

Caractéristiques des eaux usées urbaines dans quelques pays Caractérisation des effluents urbains Eaux usées au Monde Caractéristiques des eaux usées urbaines dans quelques pays Paramètres Tunis-Hammamat (1) USA (moy 27 états) (2) Cali (Colombie) (3) Pedregal (Brésil) (3) DBO5 (mgO2/l) 255 147 368 95 DCO (mgO2/l) 345 288 727 267 MES (mg/l) - 145 429 215 (1) Ghrabi et al. (2000); (2) Metcalf & Eddy (1991) ; (3) van Haandel & Lettinga (1994).

Normes Marocaines de qualité des eaux destinées à l’irrigation Caractérisation des effluents urbains Eaux usées traitées au Maroc Normes Marocaines de qualité des eaux destinées à l’irrigation PARAMÈTRES BACTÉRIOLOGIQUES paramètres Valeurs limites Coliformes fécau 1000/100ml35 Salmonelle Absence dans 5l Vibrions Cholérique Absence dans 450 ml Parasites pathogènes Absence OEufs, Kystes de parasites Larves d'Ankylostomidés Fluococercaires de Schistosoma hoematobium

Normes Marocaines de qualité des eaux destinées à l’irrigation PARAMETRES TOXIQUES paramètres Valeurs limites Mercure Hg mg/l 0,001 Cadmium Cd mg/1 0,01 Arsenic As mg/l 0,1 Chrome total mg/l Plomb Pb mg/l 5 Cuivre Cu mg/l 0,2 Zinc Zn mg/l 2 Sélénium Se mg/l 0,02 Fluor F mg/l 1 Cyanures Cn mg/l Phénoles mg/l 3 Aluminium Al mg/l Berylium Be mg/l Cobalt Co mg/l 0,05 Fer Fe mg/l Lithium mg/l 2,5 Manganèse Mn mg/l Molybdène Mo mg/l Nickel Ni mg/l Vanadium v mg/l

Normes Marocaines de qualité des eaux destinées à l’irrigation PARAMETRES PHYSICOCHIMIQUES Paramètres Valeurs limites Salinité Salinité totale (STD) mg/l 7680 Conductivité électrique (CE) mS/cm à 25°C* 12 Infiltration le SAR** du = 0 – 3 et CE = 3 - 6 et CE = 6 - 12 et CE = 12 - 20 et CE = 20 - 40 et CE = <0,2 <0,3 <0,5 <1,3 <3 SAR = Sodium Absorption Ratio (coefficient d’absorption du sodium) CE = conductivité électrique

Normes Marocaines de qualité des eaux destinées à l’irrigation IONS TOXIQUES (affectant les cultures sensibles) Paramètres Valeurs limites Sodium (Na) - Irrigation de surface (SAR) - Irrigation par aspersion (mg/l) 9 69 Chlorures (Cl) - Irrigation de surface (mg/l) 350 105 Bore (B) (mg/l) 3

Normes Marocaines de qualité des eaux destinées à l’irrigation EFFETS DIVERS (affectant les cultures sensibles) Paramètres Valeurs limites Température (°C) 35 pH 6,5 – 8,4 MES mg/l 􀂃 Irrigation gravitaire 􀂃 Irrigation par aspersion et localisée 2000 100 Azote nitrique (N-NO3-) en mg/l) 30 Bicarbonate (HCO3-) Irrigation par aspersion (mg/l) 518 Sulfates (SO42-) en mg/l 250

Caractérisation des effluents urbains Boues au Maroc Manque de données quantitatives et qualitatives sur les boues au Maroc La quantité des boues connaîtra donc une importante augmentation durant les années à venir, surtout que le programme national d’assainissement liquide prévoit l’abattement de la pollution des eaux usées de 60% à l’horizon de 2015. Projection de la production des boues au Maroc (Source : Soudi, Benosmane, Gredigk-Hoffman, 2006)

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

Teneurs en éléments majeurs des boues étudiées. Caractérisation des effluents urbains Boues au Maroc Teneurs en éléments majeurs des boues étudiées. STEP Al (g/kg) Ca (g/kg) Fe (g/kg) K (g/kg) Mg (g/kg) Mn (g/kg) Na (g/kg) P (g/kg) Agadir 32,3 75,7 0,9 9,1 10,4 0,35 7,33 13,10 Skhirat 27,8 85,8 0,8 7,3 8,8 0,28 2,48 8,51 Drarga 29,2 76,4 6,4 0,27 2,60 11,13 Bouregreg 26,9 71,2 8,5 9,3 0,26 3,90 10,29 Mriret 26,1 64,9 6,3 9,5 0,30 3,45 14,77 Taoujdate 44,0 74,4 10,2 5,6 0,33 1,61 6,43 Tafoghalte 31,0 60,7 1,0 6,5 6,7 2,34 14,85 Taourirt 12,0 32,4 2,4 5,2 2,35 18,89 Tiznit 34,6 71,4 13,0 10,7 0,29 8,24 7,46

Richesse des boues en éléments fertilisants Caractérisation des effluents urbains Boues au Maroc Richesse des boues en éléments fertilisants STEP Al Ca Fe K Mg Mn Na P N Total /45 Agadir 5 4 40 Skhirat 3 32 Drarga Bouregreg 33 Mriret Taoujdate 2 Tafoghalte Taourirt 29 Tiznit 41 Notation 5 4 3 2 Classe Très riche Riche Moyennement riche Pauvre

Teneurs en éléments traces métalliques des boues étudiées. Caractérisation des effluents urbains Boues au Maroc Teneurs en éléments traces métalliques des boues étudiées. STEP Cr (mg/KgMS) Cd Cu Ni Pb Zn Agadir 39,9 1,6 144,4 17,2 235,5 867,1 Skhirat 46,9 1,96 235,7 19,5 129,1 856,5 Drarga 49,4 1,5 257,5 21,5 120,1 993,3 Bouregreg 42,8 2,1 231,8 20,1 136,9 758,8 Mriret 56,4 2,5 368,1 23,7 113,8 1113,3 Taouajdate 60,9 0,9 232,9 21,4 82,1 803,8 Tafoughalte 52,8 1,2 245,8 23,8 111,8 1111,5 Taourirt 36,3 1,1 260,04 20,7 90,8 1342,1 Tiznit 34,6 0,7 222,5 16,6 88,1 237,9 (mg/KgMS) Cr Cd Cu Ni Pb Zn Moyennes des 9 types de boues 46,78 1,71 243,47 20,51 130,17 896,4 valeurs limite réglementaires (UE) 1000 20 200 800 3000

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