Eaux Usées brutes - Sciencelib

Etude de la qualité physicochimique des eaux usées
brutes de la vile de
Nouakchot
Auteur :Abdoulaye Demba N’DIAYE,Mohamed Ould Sid’ Ahmed Ould KANKOU,
Baidy LO, Khalid Ibno NAMR
Catégorie : Environnement
ScienceLib Editions Mersenne : Volume 3 , N ° 110703
ISSN 2111-4706
Publié le: 2011-07-23
www.sciencelib.fr

Etude de la qualité physicochimique des eaux usées brutes de la ville de
Nouakchott
Auteurs : Abdoulaye Demba N’DIAYE, Mohamed Ould Sid’ Ahmed Ould KANKOU,
Baidy LO, Khalid Ibno NAMR
ScienceLib Editions Mersenne : Volume 3 , N ° 110703
ISSN 2111-4706
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Abdoulaye Demba N’DIAYE

Etude de la qualité physicochimique des eaux usées brutes de la ville de
Nouakchott
Abdoulaye Demba N’DIAYE 1 *, Mohamed Ould Sid’ Ahmed Ould KANKOU 2 , Baidy LÔ 1
et Khalid Ibno NAMR 3
1 Laboratoire de Chimie de l’Eau, Institut National de Recherches en Santé Publique de Nouakchott,
BP 690, Tél. (222) 525 31 75, Mauritanie.
2 Laboratoire de Chimie de l’Eau et Environnement, Faculté des Sciences et Techniques de
l’université de Nouakchott- BP 5026, Tél. (222) 525 13 82, Mauritanie.
3 Laboratoire des Sciences du Sol et Environnement, Département de Géologie, Faculté des
Sciences BP. 20 - El Jadida 24 000, Tél : 212 (0) 523 342 325 / 343 003, Maroc.
*Correspondance: abdouldemba@yahoo.fr
RESUME
L’objectif principal est de suivre l’évolution de la qualité physico-chimique
des eaux usées brutes de la ville de Nouakchott. Des prélèvements mensuels
ont été effectués au niveau du collecteur de la STEP entre le mois de février
2008 et juillet 2009. Les paramètres étudiés sont la température, le pH, la
conductivité électrique, les chlorures, les bicarbonates, les nitrates, les
nitrites, l’ammonium, les orthophosphates, la DCO, la DBO5, les Matières
Oxydables et les Matières En Suspension.
Les résultats des analyses présentés dans ce travail ont montré que les eaux
usées brutes de la ville de Nouakchott ont des températures maximales
pouvant atteindre 32,2 °C. Le pH oscille entre 6,5 et 10,7. La salinité a été
déterminée à partir de la mesure de la conductivité électrique qui tourne
autour de 1200 µS/cm à 4900 µS/cm. Les eaux usées brutes de la ville de
Nouakchott sont caractérisés par une forte minéralisation avec des teneurs
maximales en chlorures et en bicarbonates atteignant respectivement 1284
mg/L et 1852,7 mg/L. En ce qui concerne les composés azotés on constate
que l’azote se trouve principalement sous forme ammoniacale avec une
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concentration maximale de 227,2 mg/L tandis que les concentrations des
formes oxydées de l’azote sont généralement faibles. Les teneurs en
orthophosphates oscillent entre 2,4 mg/L et 36,9 mg/L. La charge polluante
est comprise entre 72,5 mg/L et 281 mg/l pour la DBO5, 312 mg/L et 795
mg/L pour la DCO et entre 102,2 mg/L et 218 mg/L pour les matières en
suspension.
Mots clés : eau usée brute, Nouakchott, Mauritanie.
Study of the physicochemical quality of raw sewage from the city of
Nouakchott
ABSTRACT
The main goal is to monitor the physical and chemical quality of raw sewage
from the city of Nouakchott. The monthly collections were made at the
collector of the WWTP between February 2008 and July 2009. The
parameters studied are temperature, pH, electrical conductivity, chlorides,
bicarbonates, nitrates, nitrites, ammonium, orthophosphate, COD, BOD5,
oxidizing matters and suspended matters.
The test results presented in this work have shown that raw sewage from the
city of Nouakchott maximum temperatures up to 32.2 ° C. The pH varies
between 6.5 and 10.7. The salinity was determined from the measurement of
electrical conductivity which is around 1200 µS /cm at 4900 µS / cm. The raw
sewage from the city of Nouakchott is characterized by high mineralization
with maximum levels of chlorides and bicarbonates are respectively 1284 mg
/L and 1852.7 mg /L. With regard to nitrogen compounds is found that
nitrogen is found mainly in the ammonium form with a maximum
concentration of 227.2 mg/L while the concentrations of oxidized forms of
nitrogen are generally low. The levels of orthophosphate ranged from 2.4 mg
/L and 36.9 mg /L. The pollution load is between 72.5 mg /L and 281 mg / L
for BOD5, 312 mg /L and 795 mg /L for COD and between 102.2 mg /L and
218 mg /L for suspended matters.
Keywords: raw sewage, Nouakchott, Mauritania.
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INTRODUCTION
La ville de Nouakchott à l’instar des autres villes d’Afrique connaît
aujourd’hui une croissance démographique et une industrialisation rapide. La
ville de Nouakchott ne bénéficie qu’à hauteur de 4% du système d’évacuation
des eaux usées par le biais des égouts. Ces eaux usées sont acheminées
jusqu’à la STEP (Station de Traitement des Eaux Polluées). Le reste de la
population a recours à des latrines, des fosses et puits perdus, des fosses
septiques ou n’a pas de système d’évacuation du tout [1].
Les eaux usées urbaines de Nouakchott ont fait l’objet de plusieurs études [2-
6]. La présente étude consiste à faire ensuite une analyse physico-chimique
par la détermination des paramètres majeurs et globaux de la pollution des
eaux usées.
MATERIELS ET METHODES
Milieu d’étude
La ville de Nouakchott est une ville côtière, située vers 18° 07 de latitude
nord et 16° 01 de longitude ouest (Figure 1).
Figure 1. Carte de localisation de la ville de Nouakchott
La ville de Nouakchott est alimentée en eau potable par le champ captant
d’Idini, situé sur la route de l’espoir à environ 60 km de la ville [7]. Le site du
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prélèvement est la STEP où l’ensemble des eaux usées brutes drainées par
certains quartiers de la ville de Nouakchott et de quelques unités industrielles
connectées aussi à la STEP (une Société de mise en bouteille et une société de
pêche spécialisée dans le domaine de vente de céphalopodes poulpes et
seiches).
Prélèvement et analyses des eaux usées
Les prélèvements ont effectués au niveau du collecteur de la STEP entre
février 2008 et juillet 2009. Les échantillons d’eau usée sont prélevés dans
des flacons en polyéthylène de 1 litre. Les analyses ont lieu immédiatement
après prélèvement, au laboratoire de chimie de l’eau de l’Institut National de
Recherches en Santé Publique de Nouakchott. Les paramètres
physicochimiques étudiés sont: la température, le pH, la conductivité
électrique, des chlorures, les bicarbonates, les nitrates, les nitrites,
l’ammonium, les orthophosphates, la Demande Chimique en Oxygène, la
Demande biochimique en oxygène pendant 5 jours, les Matières Oxydables
et les Matières en Suspension.
Le pH et la température ont été déterminés par un pH-mètre de type Hanna
muni d’une sonde mesurant la température. La conductivité électrique a été
mesurée par un conductimètre de type Hanna. Les chlorures sont mesurés par
méthode de Mohr en présence de nitrate d’argent. Les MES (Matières En
Suspension) sont déterminées par filtration d’un volume d’eau usée sur filtre
cellulosique (0,45 microns mètre) [8]. Les bicarbonates sont analysés par
dosage volumétrique avec du HCl 0,1 N. L’oxydabilité (les matières
oxydables: MO) est déterminée par oxydation à chaud en milieu acide au
permanganate de potassium. Les matières oxydables contenues dans l’eau
seront oxydées à chaud par un excès de KMnO4, qui sera ensuite réduit par un
excès d’oxalate de sodium qui sera finalement titré par une solution de
KMnO4. Les nitrates, les nitrites, l’ammonium et les orthophosphates sont
analysés par des méthodes colorimétriques à l’aide d’un spectrophotomètre
UV Visible de type 722 S Beijing. Les ions nitrates sont dosés par la méthode
de salicylate. Les ions nitrites par la diazotation de l’acide sulfanilique et sa
complexation avec α-naphtylamine. Les ions ammonium par le réactif
Nessler. Pour le dosage des orthophosphates on utilise un réactif molybdique.
La DCO (Demande Chimique en Oxygène) a été déterminée avec un
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Spectrophotomètre DR 5000 HACH. La DBO5 (Demande Biochimique en
Oxygène pendant 5 jours) est déterminée par la méthode de dilution. La
DBO5 est mesurée au bout de 5 jours (=DBO5), à 20 °C et à l’obscurité. 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 pendant 5 jours à l’obscurité et à 20 °C en utilisant la méthode de
Winkler pour la mesure de l’oxygène dissous dont le principe est de
déterminer la quantité d'oxygène dissous dans l'eau à l'aide de la réaction de
précipitation dans l'eau de l'hydroxyde de manganèse qui absorbe entièrement
l'oxygène qui se trouve dans l'eau pour aussi former de l'hydroxyde
manganique.
RESULTATS ET DISCUSSION
Les résultats détaillés des analyses physico-chimiques des eaux usées brutes
de la ville de Nouakchott déterminés à partir de prélèvements mensuels
effectués entre février 2008 et juillet 2009, sont illustrés par les Tableaux 1 et
2.
Tableau 1. Résultats de paramètres majeurs des eaux usées brutes de la ville de Nouakchott
paramètres Max. Min. Moy.
T (° C) 32,2 23,1 27,3
pH 10,7 6,5 7,5
CE (µS/cm) 4900 1200 2200
Cl - (mg/L) 1284 241 680,2
HCO3 - (mg/L) 1852,7 242,6 951,2
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Tableau 2. Résultats de paramètres globaux des eaux usées brutes de la ville de Nouakchott
paramètres Max. Min. Moy.
NO3 - (mg/L) 2,7 1,2 2
NO2 - (mg/L) 0,026 0,014 0,021
NH4 + (mg/L) 227,2 2,9 122,7
PO4 3- (mg/L) 36,9 2,4 17,8
MES (mg/L) 218 102,2 142,1
DCO (mg/L) 795 312 581,8
DBO5 (mg/L) 281 72,5 176,9
La température des eaux usées brutes de la ville de Nouakchott est comprise
entre 23,1 °C et 32,2 °C avec 27,3 °C comme valeur moyenne (Tableau 1).
Les températures moyennes enregistrées sont légèrement inférieures à 30 °C
[9] et 35 °C considérée comme valeur limite de rejet direct dans le milieu
récepteur [10].
Le pH est un élément important pour l’interprétation de la corrosion dans les
canalisations des installations de l’épuration. Les valeurs de pH oscillent
entre 6,5 à 10,7 avec 7,5 comme étant la valeur moyenne (Tableau 1). Le
pH a oscillé entre des valeurs voisines de la neutralité vers des valeurs très
basiques. Cette forte basicité est due en grande partie par les effluents de la
Société de mise en bouteille qui utilise de la soude caustique pour le rinçage
de bouteilles.
La conductivité électrique est probablement l'une des plus simples et des plus
importantes pour le contrôle de la qualité des eaux usées. Elle traduit le degré
de minéralisation globale, elle nous renseigne sur le taux de salinité. Les
valeurs de la conductivité enregistrées au niveau des eaux usées brutes de la
ville de Nouakchott varient entre 1200 µS/cm et 4900 µS/cm avec une
moyenne de 2200 µS/cm (Tableau 1). Ces résultats pourraient être expliqués
par le rejet des eaux usées résiduaires des unités industrielles connectées au
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éseau d’assainissement de la ville de Nouakchott. Les valeurs de la
conductivité enregistrées dépassent 2000 µS/cm [9] et 2700 µS/cm [10].
Les chlorures existent dans la quasi-totalité des eaux à des concentrations très
variables. La valeur maximale en chlorures atteinte enregistrée au niveau de
la STEP est de 1284 mg /litre et la valeur minimale est de 241 mg/litre
(Tableau 1). On note une forte teneur en chlorures apportée par la société de
pêche utilisant en grande partie de l’eau de mer pour le traitement des
poulpes et seiches. Les concentrations trouvées au niveau des eaux usées de la
ville de Nouakchott dépassent largement la concentration limite de rejet direct
dans le milieu récepteur (50 mg/litre) [10].
Les variations de l'alcalinité des eaux usées sont rapprochées de celles du
degré de minéralisation (conductivité électrique, dureté totale, pH) qui donne
aussi une indication sur le degré d'oxydation des composés organiques [11].
Les eaux usées brutes de la ville de Nouakchott sont caractérisés par des
teneurs en bicarbonates oscillant entre 242,5 mg/L et 1852,7 mg/L avec une
moyenne de 951,2 mg/L (Tableau 1). Les teneurs moyennes en bicarbonates
enregistrées sont très largement supérieures à 250 mg/ L pour les eaux
destinées à l'irrigation des cultures [10].
Les concentrations des nitrates varient entre 1,2 mg/L et 2,7 mg/L (Tableau
2) et sont très inférieures à 50 mg/ L [10]. Les concentrations des nitrites sont
très faibles et elles varient entre 0,022 mg/L et 0,029 mg/L (Tableau 2). Les
faibles concentrations en nitrites rencontrées au niveau des eaux usées de
l'effluent étudié, pourraient être expliquer par le fait que l'ion nitrite (NO2 - ) est
un composé intermédiaire, instable en présence de l'oxygène, dont la
concentration est généralement très inférieure à celle des deux formes qui lui
sont liées, les ions nitrates et ammonium [11]. Les ions ammonium
proviennent de la dégradation des protéines animales (cycle de l’azote), des
effluents domestiques (urée) et des ruissellements urbains [12 ; 13]. Les
teneurs en ammonium varient entre 2,9 mg/L et 227,2 mg/L (Tableau 2).
La grande partie du phosphore organique provient également des déchets du
métabolisme des protéines et de son élimination sous forme de phosphates
dans les urines par l'homme [14]. Les eaux usées brutes de la ville de
Nouakchott sont caractérisées par des teneurs moyennes en orthophosphates
oscillant entre 2,4 mg/L et 36,9 mg /L avec une moyenne de 17,8 (Tableau
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2). La concentration de 10 mg/litre en orthophosphates est une valeur limite
acceptable d’un rejet direct dans le milieu récepteur [10].
Les matières en suspension représentent l’ensemble des particules minérales
et organiques contenues dans les eaux usées. Leurs effets sur les
caractéristiques physicochimiques de l’eau sont très néfastes (modification de
la turbidité des eaux, réduction de la pénétration de la lumière mettant en péril
photosynthèse) [15]. Les eaux usées brutes de la ville de Nouakchott sont
caractérisés par une concentration moyenne de 142,1 mg/L avec une
concentration maximale de 218 mg/L et une concentration minimale de 102,2
mg/L (Tableau 2). Ces teneurs enregistrées en matières en suspension sont
supérieures à la concentration limite de rejet direct (50 mg/L) et à la
concentration pour le rejet indirect (600 mg/L) mais très inférieures à 2000
mg/L considéré comme concentration limite des eaux destinées à l'irrigation
[10].
La DCO permet d’apprécier la concentration en matières organiques ou
minérales, dissoutes ou en suspension dans l’eau, au travers de la quantité
d’oxygène nécessaire à leur oxydation chimique totale [8]. Les valeurs de la
DCO varient entre 314 mg/litre et 720 mg/litre (Tableau 2). Les valeurs
moyennes de la DCO enregistrées sont très largement supérieures à 500
mg/litre, considérée comme valeur limite de rejet direct mais très inférieures
à 1000 mg/L considérée comme étant la valeur limite de rejet indirect [10].
La DBO5 est une expression pour indiquer la quantité d’oxygène qui est
utilisée pour la destruction de matières organiques décomposables par des
processus biochimiques [8]. Les valeurs de la DBO5 varient entre 72,5
mg/litre et 281 mg/litre avec une moyenne de 176,9 mg/litre (Tableau 2).
Pour les valeurs moyennes de la DBO5, elles sont supérieures par rapport
avec celles trouvées par El Guamri et Belghyti au niveau de la commune
urbaine de Saknia [15]. Les valeurs moyennes de la DBO5 enregistrées sont
supérieures à 100 mg/L considérée comme valeur limite de rejet direct mais
très inférieures à 500 mg/L considérée comme étant la valeur limite de rejet
indirect [10].
Le rapport DCO/DBO5 a une importance pour la définition de la chaine
d’épuration d’un effluent. En effet, une valeur faible du rapport DCO/DBO5
implique la présence d’une grande proportion de matières biodégradables et
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permet d’envisager un traitement biologique. Inversement, une valeur
importante de ce rapport indique qu’une grande partie de la matière organique
n’est pas biodégradable et, dans ce cas, il est préférable d’envisager un
traitement physico-chimique [8]. Le rapport DCO/DBO5 permet de déduire si
les eaux usées rejetées directement dans le milieu récepteur ont des
caractéristiques des eaux usées domestiques (rapport DCO/DBO5 inférieur à
3) [16]. Les résultats de ce rapport constituent une indication de l’importance
des matières polluantes peu ou pas biodégradables [8]. La valeur moyenne du
rapport DCO/DBO5 est de 3,29 (Tableau 3) conforme avec celui des eaux
usées présentant un rapport DCO/DBO5 supérieur à 3 [16]. Donc, on peut
conclure que même si les eaux usées de ce rejet urbain présentent une charge
organique faible, elles sont difficilement biodégradables.
On considère souvent le rapport DBO5/DCO, qui donne des indications très
intéressantes sur l'origine d'une pollution des eaux usées et ses possibilités de
traitement. Au niveau du collecteur de la STEP, le rapport DBO5/DCO est
faible avec une valeur moyenne de 0,30 ce qui confirme que les eaux usées
brutes de la ville de Nouakchott sont faiblement chargées en matières
organiques mais fortement chargées en matiéres inorganiques (Tableau 3).
Ce résultat obtenu est confirmé par l'estimation de la Matière Oxydable, qui
est de l'ordre de 36,5 mg/litre avec un rapport moyen de MES/DBO5 de 0,80
(Tableau 3).
Tableau 3. Ratios de paramètres globaux des eaux usées brutes de la ville de Nouakchott
Paramètres DCO/DBO5 DBO5/DCO MES/DBO5 MO (mg/L)
Moyenne 3,29 0,30 0,80 36,5
CONCLUSION
Les eaux usées brutes de la ville de Nouakchott présentent des valeurs des
paramètres physico-chimiques majeurs de pollution qui dépassent
relativement les valeurs limites générales des rejets directs et indirects dans le
périmétre maraicher du Sebkha ce qui représente un risque de pollution
environnementale pour ce dernier d’où la nécessité d’un traitement de ces
eaux usées brutes.
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Le traitement biologique n’est pas adéquat dans la mesure où les effluents
rejetés ne sont pas caractéristiques des rejets domestiques mais plutôt en
grande partie industrielle. Donc des méthodes complémentaires doivent être
mises en place telles que les traitements physicochimiques et
électrochimiques.
Des unités industrielles poussent comme des champignons au cœur de la ville
de Nouakchott, raison pour laquelle la Mauritanie doit mettre en place des
normes en matière de rejets des eaux usées et pourquoi pas des quotas en
matières de rejets industriels et la mise en service de la STEP vont minimiser
les risques environnementaux liés au rejet de ces eaux usées dans le périmètre
maraicher du Sebkha.
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