INTRODUCTION
L’eau est une ressource indispensable à la vie et aux activités humaines. C’est une ressource naturelle abondante à l’échelle du globe mais dont les sources limitent quelque fois son utilisation par l’Homme. Au Burkina Faso comme dans beaucoup d’autres pays africains en voie de développement, l’eau est un enjeu important pour les populations et les activités qui en sont tributaires.
Les réserves d’eau souterraine étant discontinues à cause de la pauvreté du sol latéritique qui ne retient pas l’eau, le pays a eu recours à l’utilisation des eaux de surface pour l’approvisionnement en eau potable. Le pays compte quatre principaux bassins hydrographiques : la Comoé, le Niger, le Nakambé et le Mouhoun, subdivisés en 17 sous-bassins. Le Mouhoun et la Comoé sont des cours d’eau permanents, tandis que le Nakambé et les affluents du Niger sont temporaires. En plus de l’eau souterraine l’Office National de l’Eau et de l’Assainissement (ONEA) exploite ces mêmes eaux de surface.
Afin de rendre ces eaux de surface potables, l’ONEA suit tout un processus. L’ONEA utilise particulièrement à la station de Paspanga plusieurs types de décanteurs, dont le décanteur pulsator, le décanteur accelator et le décanteur lamellaire. C’est dans ce sens que le choix de notre thème s’est porté sur l’étude comparée des décanteur accelator et pulsator. L’Objectif global de la présente étude consiste à comparer les deux types de décanteurs utilisés à la station de Paspanga. Notre travail est structuré en deux parties. Premièrement nous présenterons les matériels et les méthodes et deuxièmement nous présenterons et discuterons les résultats obtenus.
1. Etude expérimentale
1.1 Présentation de la zone d’étude
La ville de Ouagadougou. Depuis 1947, la ville de Ouagadougou, chef-lieu de la province du Kadiogo, est la capitale du Burkina Faso. Située au centre du pays, ses coordonnées géographiques sont le 12°37’Nord en latitude et 1°53’Ouest en longitude. Selon le site Population data, la ville de Ouagadougou a une superficie totale de 2805 km². Sa population est estimée à 3 030 384 habitants dont 14,8% de la population totale et un taux de croissance de la population de 4,42% selon le 5éme.
1.2 Paramètres pris en compte dans le cadre de notre étude
Afin de mener à bien notre étude, un certain nombre de paramètres ont été pris en compte. Il s’agit entre autres des paramètres suivants :
Turbidité
La turbidité désigne la teneur en matières en suspension contenues dans une eau. Une eau trouble peut contenir des particules en suspension, des micro-organismes pathogènes, de substances chimiques et des métaux lourds, qui peuvent tous rendre le processus de traitement de l’eau plus difficile et moins efficace et même présenter des risques pour la santé. Selon la norme Organisation Mondiale de la Santé (OMS), la turbidité d’une eau potable doit être inférieure ou égale à 5 NTU.
2. Matériel et méthodes
2.1. Echantillonnages
L’étude a été réalisée du 18 décembre 2023 au 09 février 2024. Les différents échantillons sont entre autres, les eaux brutes de Loumbila afin de les caractériser, les eaux décantées du décanteur de l’unité de traitement Candy (décanteur accelator) et les eaux décantées du décanteur de l’unité de traitement Dywidag (décanteur pulsator) afin d’évaluer l’efficacité de clarification de chaque type de décanteur et comparer les deux types d’eaux décantées.
2.2. Prélèvements
Au total trente-sept (37) prélèvements ont été effectués à raison d’un (01) prélèvement par jour. Les paramètres mesurés des eaux à l’entrée et à la sortie des décanteurs sont : la turbidité, le pH, la conductivité et la matière organique.
2.3. Mesure de la turbidité
Matériels utilisés
La turbidité est mesurée par méthode néphélométrique. Le matériel utilisé pour la détermination de la turbidité est composé de flacon en polyéthylène pour l’échantillonnage, de turbidimètre de marque WTW de type TURB 430 IR e, de cuve , de papier d’essuyage et de pissette d’eau distillée.
Mode opératoire d’analyse de la turbidité
Mettre l’appareil sous tension en appuyant ON. Le turbidimètre doit être calibré une fois par semaine ou si nécessaire ; mettre la cuve du puits de lecture avec délicatesse ;bien rincer la cuve (intérieur et extérieur) avec de l’eau distillée et sécher l’extérieur avec du papier essuie-tout ; remplir la cuve avec l’échantillon et l’introduire dans le puits de mesure ; appuyer sur touche valider ; lire la valeur en NTU après que l’affichage soit stabilisé ; et retirer la cuve de l’appareil, vider l’échantillon et nettoyer la cuve avec de l’eau distillée et essuyer.
Figure 1 : Turbidimètre de type WTW 430 IR
Matériel d’exécution du JAR-TEST
Le matériel utilisé pour le JAR-TEST c’est le floculateur de marque VELP SCIENTIFICA et de type FC6S. La réalisation de tout le processus nécessite l’utilisation de bien d’autres matériels que sont : des béchers, une balance, un agitateur magnétique, une fiole jaugée, une pipette ou micropipette, un bidon de prélèvement, une éprouvette graduée, un turbidimètre, un pH-mètre, un chronomètre.
Figure 2 : le floculateur
Processus d’exécution du JAR-TEST
Le JAR-TEST est un procédé qui consiste à déterminer le taux de traitement. C’est un procédé qui consiste à déterminer le taux de coagulant et de floculant qu’il faut injecter dans l’eau brute qui entre au niveau des décanteurs pour faciliter et ou précipiter la décantation. Les essais de Jar-test sont réalisés sur un floculateur à 6 agitateurs avec une vitesse de rotation constante pendant la phase de coagulation (120 tours/minute) et floculation (45 trs/min).
Cet appareil permet d’agiter simultanément l’échantillon d’eau contenu dans une série de béchers remplis chacun de 1000 ml d’eau. La dose du coagulant varie de 5 à 40 mg/L et le synthofloc à une dose comprise entre 0,05mg/l et 0,3 mg/L. Pendant les essais, après l’ajout du coagulant, l’eau brute est soumise pendant 5min à une agitation rapide de 120 tr/min. Ensuite la vitesse est réduite à 45 tr/min (vitesse de formation des flocons et leur taux de grossissement) pour une durée de 03 min après l’ajout du floculant. Et enfin une décantation de 10 min (une phase durant laquelle le floc déstabilisé est entraîné vers le fond des béchers). On mesure le Ph et la turbidité de chaque bécher et on choisit le taux de traitement optimal pour faciliter et ou précipiter la décantation.
2.4 Mesure du pH
2.5 Mesure de la conductivité
La conductivité est mesurée par la méthode électrochimique. Le matériel de mesure de la conductivité :
Le flacon en polyéthylène pour l’échantillonnage, le Conductivimètre de marque WTW et de type Cond 7310 et la Pissette d’eau distillée.
Mode opératoire d’analyse de la conductivité
Mettre l’appareil sous tension en appuyant ON ; rincer la sonde avec de l’eau distillée et l’essuyer soigneusement avec du papier essuie-tout ; immerger dans la vase contenant l’échantillon à analyser (la cellule doit être entièrement immergée) ; appuyer sur AR puis sur RUN ENTER ; lire directement la conductivité lorsque la valeur s’est stabilisée ; noter très bien l’unité de conductivité affichée à l’écran pendant la lecture.
Figure 4 :Conductivimètre de type WTW 7310
2.6 Mesure de la teneur en matières organiques par oxydabilité au permanganate de potassium
Matériel
Le matériel de mesure de la teneur en matières organiques est la plaque chauffante. Le processus implique l’utilisation d’autres matériels à savoir une micropipette, une éprouvette graduée, des petites bouteilles avec des couvercles en verre, un agitateur, un barreau aimanté et des petits bidons de prélèvement de l’échantillon de 500 ml.
Processus d’estimation de la matière organique de l’eau par la mesure de la consommation d’oxygène
Dans un laboratoire, on mesure 100 ml de l’échantillon, on met dans un bécher, on prélève 100ml d’eau distillée (le blanc), on y ajoute 5ml d’acide sulfurique (concentration 50%) on les dépose sur une plaque chauffante jusqu’à ébullition. Lorsque l’échantillon commence à bouillir on y ajoute 20ml de permanganate de potassium, on laisse bouillir pendant 10 minutes, on laisse se refroidir et on ajoute 20ml de sel de mohr (concentration 0,5%).
Le sel de mohr va absorber le permanganate de potassium et ramener l’échantillon et le blanc à leurs couleurs initiales(incolore). On dépose cette solution incolore sur un agitateur magnétique on y plonge un barreau aimanté et on titre avec du permanganate de potassium jusqu’au virage de la couleur en rose pâle. On mesure le volume de permanganate de potassium titré et de l’échantillon, et du blanc ; on fait la différence des deux résultats, et on multiplie par un facteur de correction qui est 3,95. La norme fixée est de 5mg O2/l pour les eaux potables et de 10mg O2/l pour les eaux brutes.
Figure 5 : Réactifs utilisés pour l’analyse de la matière organique
3. Résultats et discussions
Il s’agit pour nous de présenter les résultats obtenus et de les analyser.
Caractéristiques de l’eau brute de Loumbila
Turbidité
La figure 10 ci-dessous présente les résultats obtenus de l’analyse de la turbidité de l’eau brute de Loumbila recueillie à l’entrée des décanteurs regroupés par semaine durant 08 semaines. Nous avons obtenu une turbidité eau brute moyenne minimale de 6,4 NTU et maximale de 12,1 NTU respectivement pour la semaine 3 et la semaine 8. La turbidité est donc très faible pour une eau brute.
La faible turbidité pourrait s’expliquer par le fait que notre étude a eu lieu durant une période de saison sèche ou il n’y a plus d’apport d’eau au niveau du barrage d’où une stagnation de l’eau ; ce qui contribue à diminuer sa turbidité. Nos résultats sont inférieurs à ceux obtenus par qui a obtenu une turbidité de l’eau brute de Loumbila comprise entre 32 et 68 NTU durant une période d’étude similaire à la nôtre.
Figure 7 : pH eau brute
A ce niveau nous présenterons les résultats des analyses faites sur l’eau brute et sur l’eau décantée du décanteur pulsator. Les paramètres pris en compte sont la turbidité et la matière organique.
Turbidité
Ci-dessous, le tableau 7 montre que l’analyse effectuée sur la turbidité de l’eau brute et de l’eau décantée issue du décanteur pulsator a donné une turbidité moyenne de l’eau décantée comprise entre 2,39 et 4,73 ; pour une turbidité moyenne de l’eau brute comprise entre 6,4 et 12,1. Il y a eu une diminution de la turbidité de l’eau brute due à la décantation soit un rendement de clarification de 51 à 75%.
CONCLUSION
Au terme de notre étude, nous pouvons dire que les deux décanteurs sont très performants car tous les deux donnent de bons résultats. D’abord en ce qui concerne le paramètre turbidité, pour des valeurs allant de 6,4 à 12,1 NTU pour l’eau brute, nous avons obtenus une réduction allant de 58 à 83% pour l’eau décantée du décanteur accelator et de 51 à 75% pour l’eau décantée du décanteur pulsator. Ensuite pour le pH, les valeurs sont de l’ordre de 6,85 à 7,16 pour l’eau brute, de 6,49 à 6,76 pour l’eau décantée de l’accelator et de 6,46 à 6,81 pour l’eau décantée du pulsator.
En ce qui concerne la conductivité, les résultats sont de 66,1 à 85,54 μS/cm pour l’eau brute, 69,4 à 123,78 μS/cm pour l’eau décantée de l’accelator et de 67,8 à 145 μS/cm pour le pulsator. Enfin l’analyse sur la MO a donné des résultats de 6,7 à 9,34 mg O2/l pour l’eau brute, de 4,7 à 6,6 mg O2/l soit une réduction de 22 à 52% et de 5,2 à 7,6 mg O2/l soit une réduction de 16 à 41% respectivement pour, les eaux décantées de l’accelator et du pulsator. De ce qui précède, on constate que l’accelator donne de meilleur rendement pour la turbidité et la MO. En conclusion, nous pouvons dire que tous les deux décanteurs donnent de résultats satisfaisants en matière de clarification, mais que le décanteur accelator est plus efficace car il a donné de meilleurs résultats au cours de notre étude.
COMPAORE Jérôme, Abdoul Aziz Ouiminga, Boureima Kaboré and Sié Kam
Centre national de la recherche scientifique et technologique (CNRST)/
Institut de l’Environnement et de Recherches Agricoles (INERA)
Laboratoire d’Energies Thermiques Renouvelables, Université Joseph KI
ZERBO, 03 BP 7021 Ouagadougou
jcompaore2003@yahoo.fr
Références
[1] Dicko Djalika., (2016). Etude de l’influence des caractéristiques de l’eau brute et de l’eau traitée sur l’efficacité de la chloration : cas de la station de traitement de Paspanga de l’ONEA au Burkina Faso. Mémoire pour l’obtention du Master en Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement option : Eau et Assainissement, Université 2ie, Burkina Faso,73p.
[2] Venot, J. P., Torou, B. M., & Daré, W. S. (2014). Territorialisation ou spatialisation : les agences et comités locaux de l’eau au Burkina Faso. Espace géographique, 43(2), 148-163.
[3] Thiombiano, A. N., & DE L’ENVIRONNEMENT, M. E. E. (2011). Variabilité climatique et impacts sur les ressources en eau au Burkina Faso : étude de cas du bassin hydrographique du fleuve Nakanbé
[ 4] Noba, W. G., Damiba, L., Doumounia, A., Zongo, I., & Zougmore, F. (2023). Assessing Water Resources Access of Nouhao Sub-Basin, Burkina Faso. Journal of Water Resource and Protection, 15(4), 149-164.
[5] OUEDRAOGO, H., & OUEDRAOGO, M. (2023). Évolution des inégalités sociale et spatiale d’accès à l’eau potable au Burkina Faso entre 2010 et 2021. Lettres, Sciences sociales et humaines, 39(2), 163-179.
[6] Abdoul Aziz Ouiminga, Boureima Kaboré , Jérôme Compaoré, Sié Kam(2024), Comparative study of two dynamic decanters used at the Paspanga water treatment plant in Burkina Faso : case of accelator and pulsator.
