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L’impact du Chrome VI sur le traitement des eaux usées dans la station d’épurat

L’impact du Chrome VI sur le traitement des eaux usées dans la station d’épuration de Marrakech Université Cadi Ayyad Faculté des Sciences et Techniques Département des Sciences de la Terre Laboratoire Géoressources-Unité de Recherche Associée Au CNRST (URAC 42) MEMOIRE DE FIN D’ETUDE LICENCE En SCIENCES ET TECHNIQUES « Eau et Environnement » Intitulé : Réalisé par :  El ALAOUI Riham  TAOUSSI Imane Encadré par : Mr Khalid ELAMARI : Faculté des Sciences et Techniques - Marrakech Mr Yassine BISSI: Chef de département de la STEP – Marrakech Soutenu : Le 25 /06/2013 Devant le jury composé de : Mme REDDAD : Faculté des Sciences et Techniques-Marrakech Mr Khalid ELAMARI : Faculté des Sciences et Techniques - Marrakech 2012-2013 2 DEDICACES Nous dédions ce modeste travail à : Nos chers papas Moulay Abdelaziz et Mohammed, nos chères mamans Saadia et Najat pour leurs éducation, leurs patience, leurs énormes sacrifices à nous offrir une vie pleine de joie et d’amour, leurs soutiens et encouragements ; que Dieu les gardent. Ainsi à Nos chèrs frères Iliass et Abdou et Anas. Et nos chères Sœurs la petite Romayssae et Salma, Meriem et Leila. 3 REMERCIEMENTS Nous exprimons nos vives gratitudes à Mr. ELAMARI, professeur à la FST de Marrakech et notre encadrant pour ses conseils et renseignements, pour sa disponibilité pour avoir accepté de nous encadrer. Merci infiniment Monsieur. Nous s’adressons également à Mr. BISSI, notre encadrant au sein de la STEP, nos remerciements pour son soutien et encouragements. Nos remerciements sont également à Mme. REDDAD professeur à la FST de Marrakech et membre de jury qui a laissé ses multiples occupations pour se donner la peine à examiner notre travail. Nos profonds remerciements à tous les professeurs du département des sciences de la terre de la faculté des sciences et techniques de Marrakech. Merci à vous Tous 4 Sommaire : Introduction générale…...........................................................................................................................11 I- Présentation de la RADEEMA...................................................................................................12 I.1 / Missions et rôles de la RADEEMA......................................................................................12 I.2 / Aspect législatif.....................................................................................................................12 I.3 / Organigramme.......................................................................................................................13 II- Présentation et situation de la Station de Traitement des Eaux Polluées (STEP).....................14 II-1/ Situation de la STEP.................................................................................................................14 II-2/ Objectifs de la STEP.................................................................................................................15 Objectif environnemental............................................................................................15 Gestion des ressources en eau......................................................................................15 CHAPITRE 1 Etude bibliographique I-Introduction…......................................................................................................................................17 II- Définitions.............................................................................................................................17 II.1 /Assainissement.........................................................................................................................17 II-2/Epuration...................................................................................................................................17 II-3/Eaux usées...................................................................................................................................17 III- Les types de traitement biologiques des eaux usées..............................................................18 III-1/Culturefixe..................................................................................................................................18 III- 2/Culture libre...............................................................................................................................19 Lagunage....................................................................................................................19 Boues activées...........................................................................................................19 IV- Chrome..............................................................................................................................................21 IV-1/Etats de valence du chrome:.......................................................................................................21 IV-2/Source du chrome dans les eaux usées........................................................................................22 IV-3/Les impacts du chrome.................................................................................................................23 IV-4/Processus de l’élimination du chrome VI par réduction..............................................................24 5 CHAPITRE 2 Les phases de traitement et d’épuration des eaux usées dans la STEP I-Introduction.........................................................................................................................................27 II-.............................................................................................................................................................Filière eau.......................................................................................................................................................27 II.1 / Prétraitement...............................................................................................................................27 Le dégrillage.............................................................................................................................27 Dessablage/Déshuilage........................................................................................................27 II.2 /Traitement primaire (Décantation primaire).................................................................................30 II.3 /Traitement secondaire...................................................................................................................31 Traitement biologiques......................................................................................................31 Clarification (décantation secondaire)...............................................................................31 II.4 /Traitement tertiaire..........................................................................................................................35 Coagulation-floculation:...................................................................................................35 Filtration sur lit de sable..............................................................................................35 Désinfection à l’Ultra-violet.............................................................................................36 Chloration.........................................................................................................................36 III /Filière boue........................................................................................................................................37 IV/Filière biogaz.....................................................................................................................................40 CHAPITRE 3: Etude des performances du traitement biologique de la STEP et impact du chrome VI sur ce traitement I-Introduction...........................................................................................................................................44 II-Analyses et mèthodologie..................................................................................................................44 II-1/Paramètres organiques...................................................................................................................44 II.1.1 / Demande Biochimique en oxygène (DBO5)..........................................................................44 II.1.2 / Demande Chimique en Oxygène (DCO)...............................................................................45 II-.........................................................................................................................................................2/ Paramètres physico-chimiques........................................................................................................46 II.2.1 / Dosage Nitrites (NO2)...........................................................................................................46 II.2.2 / Dosage des Nitrates (NO3-)..................................................................................................46 II.2.3 /L’Azote total (NGL).................................................................................................................47 II.2.4 /L’Azote Total Kjeldahl (NTK):................................................................................................47 6 III-...........................................................................................................................Résultats et Discussion 48 III-1/ Les performances de la STEP...................................................................................................48 IV-Conclusion..........................................................................................................................................57 Conclusion générale…...........................................................................................................................58 7 Liste des tableaux : Tableau 1 : Les différentes étapes du dégrillage.....................................................................................28 Tableau 2 : Caractéristiques du décanteur...............................................................................................31 Tableau 3 : Caractéristiques du bassin d’aération (biologique)...............................................................32 Tableau 4 : Caractéristiques du clarificateur...........................................................................................34 Tableau 5 : Volumes utilisés pour la mesure de la DBO5 en fonction des concentrations de l’eau à analyser…...........................................................................................................................45 Tableau 6 : Analyses de l’entrée du traitement secondaire (Radeema .Avril 2013)................................49 Tableau 7 : Analyses de la sortie du traitement secondaire (Radeema .Avril 2013)...............................50 Tableau 8: Le rapport DCO/DBO5 de l’entrée et de la sortie du traitement secondaire.........................51 Tableau 9 : Normes de rejet.....................................................................................................................52 Tableau 10 : Le rendement d’élimination de l’Azote global NGL en fonction des concentrations du chrome VI au mois d’Avril 2013........................................................................................54 8 Liste des figures et photos Figure1 : Organigramme de la RADEEMA............................................................................................13 Figure2 : Image satellite de la localisation de la STEP dans la ville de Marrakech...............................14 Figure3 : Schéma illustratif du traitement par boues activées.................................................................20 Figure4 : Histogramme représentant les concentrations du chrome VI à l’entrée de la station en fonction des jours…..............................................................................................................................53 Figure5 : Histogrammes de la variation du rendement d’élimination de l’azote total NGL et de l’azote Kjeldahl NTK et de l’ammonium en fonction des concentrations du chrome VI au mois d’Avril...............................................................................................................................56 Photo1 : Le pré-dégrilleur à l’entrée de la STEP....................................................................................28 Photo2 : Le dégrilleur moyen..................................................................................................................29 Photo3 : Ledégrilleurfin...........................................................................................................................29 Photo4 : L’évacuation de déchets vers les bennes de décharge...............................................................29 Photo5 : Le dessaleur/ déshuileur............................................................................................................30 Photo6 : Le décanteur primaire................................................................................................................31 Photo7 : Le bassin d’aération (ou bassin biologique)..............................................................................33 Photo8 : Le bassin d’aération vide...........................................................................................................33 Photo9 : Le clarificateur..........................................................................................................................34 Photo10 : Le bassin de coagulation-floculation.......................................................................................35 Photo11 : Le filtre à sable........................................................................................................................36 Photo12 : Le Strainpress.........................................................................................................................38 Photo13 : Le digesteur.............................................................................................................................38 Photo14 : Le filtre à bande.......................................................................................................................39 Photo15 : La boue destinée à la décharge...............................................................................................39 Photo16 : Le désulfuriseur.......................................................................................................................40 9 Photo17 : Les deux cogénerateurs..........................................................................................................41 Photo18 : Le stockeur de gaz (gazomètre)...............................................................................................41 Photo19 : Les deux torchères..................................................................................................................42 Photo 20 : Les boites de kit......................................................................................................................47 10 Liste des abréviations : RADEEMA : Régie Autonome de Distribution d’Eau et d’Electricité de Marrakech......................................11 STEP : Station de Traitement des Eaux Polluées.................................................................................................13 Cr : Chrome.........................................................................................................................................................20 UV : Ultra-violet..................................................................................................................................................36 DBO5 : Demande Biologique en Oxygène en Cinq jours....................................................................................45 DCO : Demande Chimique en Oxygène..............................................................................................................46 NGL: L’azote global............................................................................................................................................49 NTK: L’azote Kjeldahl........................................................................................................................................50 ND : Non Défini..................................................................................................................................................51 11 Introduction générale Au cours de ces dernières décennies, le Maroc a connu un développement exponentiel touchant tous les secteurs ; démographique, économique et touristique, ce qui a causé plusieurs problèmes socio- économiques et surtout environnementaux liés à la rareté des précipitations, aux risques sanitaires, à la carence du pouvoir réglementaire et d’assainissement. Parmi les villes les plus affectées par ces problèmes, la ville de Marrakech, surtout en raison de la rareté des précipitations. Pour palier ces problèmes, les autorités de Marrakech ont pensé à la réalisation d’une station de traitement des eaux polluées (STEP) pour les réutiliser surtout en arrosage des espaces verts. Dans le cadre de notre projet de fin d’études, nous avons eu l’occasion d’effectuer un stage dans la station de traitement des eaux usées de la ville de Marrakech, afin de suivre les divers traitements que subissent les eaux usées et les problèmes rencontrés au cours de ces traitements. Parmi ces problèmes, celui du chrome VI issu des rejets industriels, essentiellement les tanneries qui, en entrant à la station perturbe par sa toxicité le traitement biologique des eaux usées, et par conséquent affecte les performances de la station. Le présent projet consiste à évaluer la performance du traitement biologique de la STEP de Marrakech et l’impact du chrome VI sur ce traitement. Le mémoire comporte trois chapitres : - Une étude bibliographique focalisée sur les traitements biologiques des eaux usées et le chrome et ses effets sur ces traitements, - Les phases de traitement des eaux usées au niveau de la STEP de Marrakech, - Et en fin les performances du traitement biologique de la STEP et l’impact du chrome VI sur ce traitement. 12 I- Présentation de la RADEEMA : La RADEEMA, ou Régie Autonome de Distribution d'Eau et d'Electricité de la ville de Marrakech a été créée le premier janvier 1971 et ceci en vertu du décret n° 2-64-394 du 29 Septembre 1964 relatif aux Régies communales. Elle a pris en charge la gestion du service de l'assainissement liquide de la communauté urbaine de la ville de Marrakech le 1er Janvier 1998. Dans le but de la bonne gestion et de la protection écologique et environnementale, la RADEEMA a développé ses actions par son engagement dans le nouveau projet de traitement et de la réutilisation des eaux usées épurées destinées essentiellement à l'irrigation des périmètres verts (les golfs). I.1 / Missions et rôles de la RADEEMA : A cause de la croissance démographique que connait la ville de Marrakech, le grand projet da le RADEEMA a visé le secteur de l’assainissement, afin de s’attaquer au problème sanitaire dans le milieu urbain, dû à la pollution des eaux domestiques, industrielles, ...etc. Ses principaux objectifs sont manifestés dans la sécurisation de l'alimentation en eau et en électricité, la protection de l’environnement, des eaux souterraines et des eaux superficielles et la lutte contre les maladies et les contaminations. I.2 / Aspect législatif :  Dahir n°1-95-154 du 16 aout 1995 portant promulgation de la loi n 10-95 sur l’eau (B.0. n°4325 du 20 septembre 1995),  Décret n°2-97-784 du 4 février 1998 (6 chaoual 1418) relatif aux normes de qualité des eaux et à l’inventaire des degrés de pollution des eaux (B.0. n°4558 du 5 février 1998),  Dahir n°1-03-59 du 10 rabii 1424 (12 mai 2003) portant promulgation de la loi n°11-03 relative à la protection et à la mise en valeur de l’environnement (B.0.n°5118 du 19 juin 2003),  Dahir n°1-06-153 du uploads/Sante/ elalaoui-taoussi.pdf