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THEME : « EVALUATION DES PERFORMANCES ET OPTIMISATION TECHNIQUE DE LA STATION D’EPURATION DE BOBO DIOULASSO, (BURKINA FASO) » MÉMOIRE POUR L’OBTENTION DU MASTER EN INGÉNIERIE DE L’EAU ET DE L’ENVIRONNEMENT Option : EAU Présente et soutenu publiquement par : ONIFADE Taofik A.O.Ulrich Travaux dirigés par : M. Yacouba KONATE (Enseignant chercheur au 2iE) Mlle Magalie Bassan (EAWAG/SANDEC) Promotion [2009/2011] Année académique 2010 – 2011

Option : EAU

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Mémoire de fin d'étude_version définitif_ONIFADE_TaofikD’EPURATION DE BOBO DIOULASSO, (BURKINA FASO) »
MÉMOIRE POUR L’OBTENTION DU MASTER EN
INGÉNIERIE DE L’EAU ET DE L’ENVIRONNEMENT
Option : EAU
ONIFADE Taofik A.O.Ulrich
Travaux dirigés par : M. Yacouba KONATE (Enseignant chercheur au 2iE)
Mlle Magalie Bassan (EAWAG/SANDEC)
Année académique 2010 – 2011
EVALUATION DES PERFORMANCES ET OPTIMISATION TECHNIQ UE DE LA STATION D’EPURATION DE BOBO DIOULASSO, (BURKINA FAS O)
Présenté par ONIFADE Taofik Alao Olatoundji Ulrich Page III
Remerciements
Le présent rapport a été rendu possible grâce à l’aide de plusieurs personnes.
Je remercie DIEU, le TOUT PUISSANT pour m’avoir accordé la grâce d’effectuer cette
étude dans les meilleures conditions possibles.
Aussi je remercie très sincèrement toutes les personnes qui ont mis à ma disposition leurs
conseils, efforts et savoir-faire pour le bon déroulement de ce stage et par la suite la rédaction
de ce rapport de Mémoire de fin de cycle de Master.
Je saisis donc cette opportunité pour exprimer ma profonde gratitude à tout le personnel du
Laboratoire ONEA (Ouagadougou et Bobo-Dioulasso) et du Département Eau et
Assainissement dans les Pays en Développement de l'Institut Fédéral Suisse de Recherche
Aquatiques (EAWAG/SANDEC) et en particulier à :
- Magalie BASSAN (Coordonnatrice Locale de la Mission d’Assistance à Maîtrise
d’Ouvrage ONEA - EAWAG/SANDEC), mon maître de stage qui en dépit de ses multiples
contraintes a su ménager son temps pour m’encadrer dans l’exécution du travail.
- M. Yacouba KONATE (Enseignant Chercheur), mon encadreur au 2iE.
-M. Tetouehaki TCHONDA pour m’avoir facilité la prise de contact avec les acteurs
de Bobo-Dioulasso.
-M. S.SODRE pour m’avoir permis de maitriser et de me familiariser avec les produits
de laboratoire.
-M. Adama SANOU et Mlle Rachelle BABINE pour leur collaboration primordiale et
leurs encouragements.
Que tous mes parents, camarades et amis en l’occurrence ma maman (Mme ONIFADE
TAIBATOU ALICE) qui ont manifesté un intérêt particulier à la réussite de ce stage,
reçoivent l’expression renouvelée de mes profondes gratitudes.
Je remercie également le 2iE (Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de
l’Environnement), particulièrement l’ensemble du corps professoral pour leur enseignement
qui m’a servi de guide pour évoluer et comprendre sans difficultés majeures les réalités et les
contraintes liées aux études sur le terrain.
EVALUATION DES PERFORMANCES ET OPTIMISATION TECHNIQ UE DE LA STATION D’EPURATION DE BOBO DIOULASSO, (BURKINA FAS O)
Présenté par ONIFADE Taofik Alao Olatoundji Ulrich Page IV
RESUME
L’épuration des eaux usées constitue une problématique cruciale dans les pays en
développement, caractérisés par une forte urbanisation. Le lagunage naturel, technique
naturel d’épuration des eaux usées reste une alternative convenable en Afrique d’une part, par
la souplesse qu’offre son exploitation nécessitant peu de technicité et d’autre part, par les
avantages socio-économiques et environnementaux associés. Cependant la qualité de
l’effluent traité dépend de la maîtrise des processus biologiques responsables de l’épuration
de la pollution des eaux. C’est dans ce cadre que s’inscrit la présente étude dont l’objectif
général est d’évaluer la performance du lagunage de Bobo-Dioulasso afin de faire des
propositions pour l’optimisation technique en vue de sa durabilité.
L’interprétation des résultats d’analyses au laboratoire ont donné les résultats
d’abattements suivants pour l’ensemble de la filière : -82% pour les MES, 83% pour la
DBO5, 60% pour la DCO, 54% pour les nitrates, 17% pour le phosphore total, 20% pour
l’azote NTK, 50% pour l’azote ammoniacal, 68% pour les coliformes fécaux et 27% pour les
coliformes totaux. Les effluents d’entrée et de sortie de la station d’épuration de Dogona ne
respectent pas les normes du décret n°2001-185 /PRES PME/MEE du 7mai 2001 (Burkina
Faso). Les performances de la station d’épuration de Bobo-Dioulasso peuvent être améliorées
si les structures raccordées (surtout les industries) traitaient correctement leurs eaux avant le
rejet dans le réseau d’égouts.
Mots clés : Eaux usées /Lagunage naturel/Epuration/Climat soudano-sahélien
EVALUATION DES PERFORMANCES ET OPTIMISATION TECHNIQ UE DE LA STATION D’EPURATION DE BOBO DIOULASSO, (BURKINA FAS O)
Présenté par ONIFADE Taofik Alao Olatoundji Ulrich Page V
ABSTRACT
The wastewater treatment is a crucial issue in developing countries, characterized by
high urbanization. The natural lagoon, rustic technology for the wastewater treatment, is a
suitable alternative in Africa thanks to the flexibility of its operation that requires little
technical means to the socio economic and environmental advantages. However, the quality
of the treated effluent depends on the control of biological processes responsible for purifying
water pollution. It is in this context that this study was conducted, with the general objective
of evaluating performance of the lagoon of Bobo-Dioulasso to make proposals for technical
optimization of the treatment plant for its Sustainability.
The interpretation of the results of laboratory analysis yielded the following rebates: -
82% for TSS, 83% for BOD5, 60% for COD, 54% for nitrates, 17% for total phosphorus ,
20% for nitrogen TKN, 50% for ammonia nitrogen, 68% for fecal coliform and 27% for total
coliform. Effluent inlet and outlet of the lagoon of Dogona do not meet the standards of
Decree No. 2001-185 / PRES SME / MEE of 7 May 2001 (Burkina Faso). The performance
of the lagoon of Bobo-Dioulasso can be improved if the structures connected (mainly
industries) treated properly before discharging their waters into the sewer system.
Key words: Wastewater / Waste stabilization ponds / Treatment/Sudanese-sahelian climate
EVALUATION DES PERFORMANCES ET OPTIMISATION TECHNIQ UE DE LA STATION D’EPURATION DE BOBO DIOULASSO, (BURKINA FAS O)
Présenté par ONIFADE Taofik Alao Olatoundji Ulrich Page VI
Table des matières
II. Problématique de l’étude ................................................................................................................ 3
III. Cadre de l’étude .............................................................................................................................. 4
IV. Présentation de la zone d’étude et des institutions d’accueil ........................................................ 5
A. Ville de Bobo-Dioulasso ............................................................................................................... 5
1. Situation géographique – végétation – climatique – hydrogéologique ...................................... 5
2. Mode d’évacuation des eaux usées ............................................................................................ 6
3. Situation de la station d’épuration de Bobo-Dioulasso .............................................................. 8
B. Institutions d’accueil ................................................................................................................. 10
1. EAWAG/Sandec ......................................................................................................................... 10
2. ONEA ......................................................................................................................................... 10
A. Objectif général ......................................................................................................................... 11
B. Pollution de l’eau ....................................................................................................................... 13
1. Pollution physique ..................................................................................................................... 13
3. Pollution biologique .................................................................................................................. 15
C. Normes de rejets des eaux usées au Burkina Faso ................................................................... 17
D. Traitement par lagunage ........................................................................................................... 18
VII. Méthodologie ................................................................................................................................ 21
Phase préliminaire : ........................................................................................................................... 22
Phase de Traitement et analyse des données ................................................................................... 22
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Présenté par ONIFADE Taofik Alao Olatoundji Ulrich Page VII
A. Evaluation du fonctionnement de la station d’épuration ......................................................... 23
B. Performances de la station d’épuration .................................................................................... 23
C. Bilan de fonctionnement de la station sur les deux ans de fonctionnement ........................... 25
D. Caractérisation et explication des principaux dysfonctionnements enregistrés ...................... 26
VIII. Résultats & Discussions ................................................................................................................. 26
Phase de Traitement et analyse des données ................................................................................... 27
A. Evaluation du fonctionnement de la station d’épuration ......................................................... 27
B. Performances de la station d’épuration .................................................................................... 29
1. Evolution des paramètres de pollution par bassin .................................................................... 31
2. Abattement des paramètres de pollution par bassin ............................................................... 37
3. Abattements des paramètres entre l’entrée de la station d’épuration et le bassin facultatif 39
4. Evaluation des débits de la station de Dogona ......................................................................... 41
5. Evaluation de la hauteur des boues dans les bassins anaérobies ............................................. 41
C. Bilan de fonctionnement de la station sur les deux premières années de fonctionnement .... 44
D. Caractérisation et explication des principaux dysfonctionnements enregistrés ...................... 46
IX. Proposition pour l’amélioration du fonctionnement de la STEP................................................... 47
X. Conclusion générale ...................................................................................................................... 49
XI. Bibliographie .................................................................................................................................. 50
XII. ANNEXES ........................................................................................................................................ 52
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Présenté par ONIFADE Taofik Alao Olatoundji Ulrich Page VIII
Liste des figures FIGURE 1 : REPRESENTATION DE LA COMMUNE URBAINE DE BOBO-DIOULASSO (RGPH, 2006).............................. 5
FIGURE 2 : RESEAU D’ASSAINISSEMENT COLLECTIF DE LA VILLE DE BOBO-DIOULASSO (ONEA-DRB, 2008) ........ 8
FIGURE 3 : VUE EN PLAN DE LA STATION D’EPURATION DE DOGONA (BOBO-DIOULASSO : BURKINA FASO) ........... 9
FIGURE 4 : SCHEMA D’UN LAGUNAGE NATUREL (SOURCE : CEMAGREF, 2001) .................................................. 20
FIGURE 5 : RECAPITULATIF DES DIFFERENTES ETAPES DE L’ETUDE ....................................................................... 21
FIGURE 6 : TEMPERATURE MOYENNE DE CHAQUE BASSIN ..................................................................................... 31
FIGURE 7 : PH MOYEN DE CHAQUE BASSIN ............................................................................................................. 32
FIGURE 8 : MOYENNE DE LA CONDUCTIVITE ET DE L’OXYGENE DISSOUS PAR BASSIN ............................................ 32
FIGURE 9: EVOLUTION DES MES PAR BASSIN ........................................................................................................ 33
FIGURE 10: EVOLUTION DES NITRATES PAR BASSIN ............................................................................................... 34
FIGURE 11 : EVOLUTION DU PHOSPHORE TOTAL PAR BASSIN ................................................................................. 34
FIGURE 12: EVOLUTION DE L'AZOTE NTK ET DE L'AZOTE AMMONIACAL PAR BASSIN ............................................ 35
FIGURE 13: EVOLUTION DE LA DBO5 ET DE LA DCO PAR BASSIN ......................................................................... 36
FIGURE 14: EVOLUTION DES COLIFORMES FECAUX ET TOTAUX PAR BASSIN .......................................................... 36
FIGURE 15 : ABATTEMENTS DES MES, NITRATE ET DU PHOSPHORE TOTAL PAR BASSIN ........................................ 37
FIGURE 16 : ABATTEMENTS DE L’AZOTE NTK ET DE L’AZOTE AMMONIACAL PAR BASSIN .................................... 38
FIGURE 17 : ABATTEMENTS DES COLIFORMES FECAUX ET TOTAUX PAR BASSIN .................................................... 38
FIGURE 18: ABATTEMENTS DE LA DBO5 ET DE LA DCO ....................................................................................... 39
FIGURE 19 : ABATTEMENTS DES PARAMETRES DE POLLUTION DE LA STATION ...................................................... 40
FIGURE 20 : VARIATIONS DU DEBIT SUIVANT LE JOUR ........................................................................................... 41
FIGURE 21: VUE EN PLAN DES BASSINS ANAEROBIES AVEC LA HAUTEUR DES BOUES A CHAQUE NŒUD ................ 42
FIGURE 22 : PROFIL MONTRANT LA VARIATION DE LA HAUTEUR DES BOUES AU FOND DU BA N°1 ........................ 43
FIGURE 23 : PROFIL MONTRANT LA VARIATION DE LA HAUTEUR DES BOUES AU FOND DU BA N°2 ........................ 43
FIGURE 24 : ABATTEMENTS DES PARAMÈTRES DE LA STATION DE BOBO-DIOULASSO EN 2009, 2010 ET LA PÉRIODE
DE NOTRE ÉTUDE ........................................................................................................................................... 45
FIGURE 25 : EVOLUTIONS DES ABATTEMENTS DES MES, DE LA DCO ET DE LA BDO5 ENTRE L’ENTREE DE LA
STATION ET LA SORTIE DU BASSIN FACULTATIF SUIVANT LES MOIS DE L’ANNEE 2010 .................................. 45
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Liste des tableaux TABLEAU 1 : REPARTITION (%) DES UNITES D’HABITATION PAR MODE D’EVACUATION DES EAUX USEES (RGPH,
2006) .............................................................................................................................................................. 7
TABLEAU 2 : CARACTERISTIQUES HYDRAULIQUES DES BASSINS .............................................................................. 9
TABLEAU 3 : NORMES DE DEVERSEMENT DES EAUX USEES DANS LES RESEAUX D'EGOUTS [SOURCE ONEA] ........ 17
TABLEAU 4: NORMES DE REJET DES EAUX USEES DANS LES EAUX DE SURFACE [SOURCE ONEA] ......................... 18
TABLEAU 5 : VALEURS MOYENNES (EN GRAS) ET ECARTS TYPES (EN ITALIQUE) DES PARAMETRES DE POLLUTION A
L’ENTREE ET A LA SORTIE DE LA STATION ET NORMES DE DEVERSEMENT DES EAUX USEES DANS LES
RESEAUX D’EGOUTS ET DANS LES EAUX DE SURFACE (VALEURS HORS NORME EN ROUGE) ........................... 29
TABLEAU 6 : ABATTEMENTS DES DIFFERENTS PARAMETRES DE POLLUTION ENTRE L’ENTREE DE LA STATION ET LA
SORTIE DU BASSIN FACULTATIF. .................................................................................................................... 40
TABLEAU 7: MOYENNES DE QUELQUES PARAMETRES DE POLLUTION DE LA STATION D’EPURATION DE BOBO- DIOULASSO DES MOIS DE MARS ET AVRIL 2009, 2010 ET 2011 .................................................................... 44
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Présenté par ONIFADE Taofik Alao Olatoundji Ulrich Page X
Liste des images IMAGE 1: DETECTEUR DE VOILE DE BOUE PONSEL DE TYPE PONAPW-VB ........................................................ 25
IMAGE 2 : DEBITMETRE DE LA STATION D’EPURATION DE BOBO-DIOULASSO ........................................................ 25
IMAGE 3 : EROSION DU PIED DES TALUS DU BF ET PRESENCE DE MAUVAISES HERBES LE LONG DE LA CLOTURE EST
DE LA STATION. ............................................................................................................................................. 27
IMAGE 4 : DEGRADATION DES TALUS INTERIEURS DU BASSIN FACULTATIF AVANT REPARATION ........................... 28
IMAGE 5 : REAMENAGEMENT DES PORTIONS DE TALUS DEGRADES DU BASSIN FACULTATIF .................................. 28
IMAGE 6: ASPECT DE LA SURFACE DE L’EAU DANS LES BA IMAGE 7 : ASPECT DE LA SURFACE DE L’EAU DANS
LE BF ............................................................................................................................................................ 29
IMAGE 8 : RÉSULTATS D’ANALYSE DES COLIFORMES FÉCAUX ET TOTAUX DANS CHAQUE BASSIN ......................... 36
IMAGE 9 : OBSTRUCTION DES MAILLES DU SYSTEME DE DEGRILLAGE ................................................................... 46
IMAGE 10: REPARTITEUR DE DEBIT DE LA STATION D'EPURATION DE BOBO-DIOULASSO ....................................... 46
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Présenté par ONIFADE Taofik Alao Olatoundji Ulrich Page XI
Liste des acronymes
2iE : Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement
ONEA : Office National de l’eau et de l’Assainissement
EAWAG/SANDEC : Département Eau et Assainissement dans les Pays en Développement
de l'Institut Fédéral Suisse de Recherche dans le domaine de l’Eau
AEPA : Approvisionnement en Eau Potable et Assainissement
BA : Bassin Anaérobie
BF : Bassin Facultatif
BM : Bassin Maturation
EB : Eau Brute
normalisation)
OMS : Organisation Mondiale de la Santé
PN-AEPA : Programme National pour l’Approvisionnement en Eau Potable et
Assainissement
PSAO : Plan Stratégique d’Assainissement de la ville de Ouagadougou
PVC : polyvinyle cyclique
STEP : Station d’Epuration
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Présenté par ONIFADE Taofik Alao Olatoundji Ulrich Page XII
Paramètres et formules chimiques
H2O : Eau
NH3: Ammoniac
NH4+: Ammonium
NO2- : Nitrite
NO3- : Nitrate
EVALUATION DES PERFORMANCES ET OPTIMISATION TECHNIQ UE DE LA STATION D’EPURATION DE BOBO DIOULASSO, (BURKINA FAS O)
Présenté par ONIFADE Taofik Alao Olatoundji Ulrich Page 1
I. Introduction générale
Les pays de l’Afrique en général et ceux de l’Afrique de l’Ouest en particulier, se sont
toujours confrontés aux problèmes d’assainissement, notamment celui des eaux usées
urbaines. Chaque année, le manque d'eau et d'assainissement entraîne 1,8 million décès
d'enfants, liés à la diarrhée, en Afrique subsaharienne [PNUD, 2006]. Les difficultés
rencontrées par ces pays s’expliquent par :
Une forte croissance démographique des populations des villes, résultant d’un
fort taux de natalité et de l’exode rural, qui pousse chaque année, des milliers de jeunes ruraux
vers les centres urbains à la quête d’emploi et de bien-être social [INSD, 1998]. Ce
phénomène draine chaque année des dizaines de milliers de nouvelles personnes à loger ;
Un manque de services formels d’évacuation et de traitement des eaux usées ;
Un manque d’ouvrages de traitement efficace des eaux usées urbaines ;
La faible capacité matérielle, humaine et financière des autorités locales à
pouvoir satisfaire les besoins sans cesse croissants des citadins et à anticiper dans l’offre des
parcelles viables dotés de réseaux techniques urbains de base, dont l’eau et l’assainissement
des eaux usées ;
L’inorganisation du secteur de l’assainissement des eaux usées avec des
intervenants agissant sans coordination ni concertation ainsi que le manque de régulation.
Cette situation est encore aggravée par la prédominance des systèmes autonomes construits
par des ouvriers non qualifiés du secteur informel.
Les eaux usées issues des industries et des grandes agglomérations sont directement
versées dans la nature sans traitement préalable. La pollution qui en découle est dommageable
pour la nature et a des impacts négatifs la santé publique.
Bobo-Dioulasso, deuxième ville du Burkina Faso, n’échappe pas à ce constat. A
l’instar des autres grandes villes africaines au sud du Sahara, Bobo-Dioulasso a connu une
rapide croissance lors des trois dernières décennies. Cette croissance implique d’une part la
prolifération des industries et l’augmentation de la production des eaux usées urbaines.
La nécessité d’épurer les eaux usées s’impose à tout pollueur au Burkina Faso depuis
2001, année de la signature du décret N°2001-15/PRES/PM/MEE du 19 avril 2001 portant
fixation des normes de rejets de polluants dans l’air, l’eau et le sol. Ces normes listent des
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paramètres de contrôle des eaux usées et polluées permettant d’estimer la qualité des effluents
qui en découlent. D’un autre côté les équipements collectifs et les industries basées au
Burkina Faso sont astreints à prétraiter leurs eaux usées de manière à les rendre compatibles
aux normes en vigueur pour le rejet dans le réseau d’égout communal ou dans le réseau
hydrographique.
Face aux difficultés rencontrées par l’Office Nationale de l’Eau et de l’Assainissement
(ONEA) dans le respect de ces normes et la gestion des infrastructures d’assainissement
collectif, l’opérateur a mis en place une Mission d’Assistance à Maîtrise d’Ouvrage menée
par l’Institut Fédéral Suisse de Recherche dans le domaine de l’Eau (EAWAG / SANDEC).
Ce projet vise entre autres au renforcement des capacités d’exploitation et de suivi des
stations à lagunage de Ouagadougou et Bobo-Dioulasso. Il est à noter qu’à Bobo-Dioulasso,
où la STEP a été construite en 2008, 5 industries ainsi que le bâtiment administratif de
l’ONEA, un hôpital, le marché central, etc. rejettent leurs eaux usées dans une station
constituée de deux(2) lagunes anaérobies et une(1) lagune facultative.
Afin d’obtenir des informations précises sur le fonctionnement de cette station et
d’optimiser son exploitation et son suivi, le Projet d’Assistance à Maitrise d’Ouvrage
(EAWAG / Sandec) a proposé une étude portant sur :
‘’ EVALUATION DES PERFOMANCES ET OPTIMISATION TECHNIQUE DE LA STATION
D’EPURATION DE BOBO DIOULASSO, (BURKINA FASO) ‘’ et faisant l’objet de ce travail
de mémoire.
Cette étude a permis dans un premier temps d’évaluer le fonctionnement global de la
station dans le but de caractériser et d’expliquer les principaux dysfonctionnements
enregistrés par le biais d’observations, d’entretiens et d’analyses en laboratoire. Les
performances ont ensuite été évaluées par une série d’analyses au laboratoire dans le but de
faire des propositions d’amélioration pour permettre à l’ONEA d’en optimiser l’exploitation
et le suivi et de capitaliser une expérience utile pour de futures constructions.
EVALUATION DES PERFORMANCES ET OPTIMISATION TECHNIQ UE DE LA STATION D’EPURATION DE BOBO DIOULASSO, (BURKINA FAS O)
Présenté par ONIFADE Taofik Alao Olatoundji Ulrich Page 3
II. Problématique de l’étude
Dans les pays en développement, particulièrement en Afrique, seuls 153 millions de
personnes sur une population urbaine de 239 millions (soit 64%) ont accès à un système
d’approvisionnement en eau potable, contre 55 % qui bénéficient d’un système
d’assainissement (OMS, 2000) sans compter le monde rural où les problèmes
d’assainissement se posent avec acuité (Baldé et Ndiouck, 2005). Les caractéristiques de ces
pays à l’origine de ce problème sont essentiellement l’urbanisation accélérée et le taux élevé
de la croissance démographique ainsi que le manque de considération de a problématique de
l‘assainissement.
Le Burkina Faso, à l’instar de tous les pays sahéliens, fait face à un défi de taille, qui est la
lutte contre la pauvreté. L’un des aspects prioritaires de cette lutte est l’approvisionnement en
eau potable pour tous, surtout pour les populations les plus démunies. L’assurance d'un
service d’Approvisionnement en Eau Potable (AEP), aussi performant soit-il, ne peut être
durable que si elle est accompagnée d’un système d’assainissement adéquat qui assure non
seulement la protection de la santé humaine mais aussi celle des ressources en eau [Document
de référence du secteur Eau et Assainissement au Burkina Faso, 2002].
L'assainissement vise à assurer l’évacuation et le traitement des eaux usées et des
excréments en réduisant les risques pour la santé et pour l‘environnement. En effet la
proximité avec les eaux usées peut engendrer des maladies à transmission fécale-orale
(diarrhée, typhoïde, hépatite, cholera), ou liées à un vecteur (paludisme, filariose). D'autres
maladies sont également liées à un mauvais assainissement de base et en particulier à des
latrines défectueuses ou inexistantes.
La gestion des équipements des systèmes collectifs d’épuration des eaux usées constitue
un problème important auquel doivent faire face les autorités politiques chargées de la gestion
de l’assainissement et les organismes publics ou privés associés. Compte tenu du contexte
socioéconomique et urbanistique des villes africaines, l’un des rôles principaux de ces acteurs
est de développer les systèmes collectifs d’épuration des eaux usées répondant aux normes
techniques d’hygiène de ce contexte.
La station de Dogona construite pour permettre l’assainissement de la ville de Bobo-
Dioulasso et notamment les effluents industriels, a du mal à répondre à l’attente car les eaux
usées lui parvenant (l’ABATTOIR, la BRAKINA, la SN – CITEC, la SOFIB, la SITAB (pour
EVALUATION DES PERFORMANCES ET OPTIMISATION TECHNIQ UE DE LA STATION D’EPURATION DE BOBO DIOULASSO, (BURKINA FAS O)
Présenté par ONIFADE Taofik Alao Olatoundji Ulrich Page 4
le moment n’émet pas), le marché central etc.) sont souvent très chargées ; ceci rend le
traitement difficile et joue négativement sur la performance de la station.
Pour gérer le fonctionnement de son installation, l’évaluation de ce système tant sur les
plans scientifique que technique apparaît comme un facteur de succès à l’atteinte de l’objectif
de développement de l’assainissement au Burkina Faso.
III. Cadre de l’étude
Conscient de l’importance de l’enjeu de l’assainissement collectif, l’Office National de
l’Eau et de l’Assainissement (ONEA) du Burkina Faso a élaboré un plan stratégique
d’assainissement (PSA) pour sa deuxième grande ville qui est Bobo-Dioulasso (PSAB). Il
était important que des efforts consentis soient optimisés pour renforcer les acquis en matière
d’assainissement collectif. C’est dans ce cadre que le Projet assainissement collectif de la ville
de Bobo-Dioulasso conduit par l’Office National de l’Eau et de l’Assainissement (ONEA) a
vu le jour en 2008 avec la construction de la station d’épuration des eaux usées de Dogona.
Les travaux ont été exécutés par l’entreprise DYWIDAG International, avec comme bureau
d’ingénieur conseil, GKW Consult. D’un coût de 3 462 857 659 FCFA, ce projet a été financé
par la KFW (83%) et l’ONEA (17%). Notons que cette station d’épuration des eaux usées sert
à exécuter la première phase du projet qui concerne le traitement des eaux usées provenant de
la SITAB, de la SN-CITEC, de la BRAKINA, de la SOFIB, du Centre Hospitalier
Universitaire Sourô-Sanou (CHUSS) et de l’abattoir. Cette première phase a été suivie d’une
seconde, à savoir celle de la densification du réseau de la zone industrielle connectée à celui
du centre-ville.
Le présent travail de mémoire entre en ligne droite dans la stratégie de maîtrise des
ouvrages d’assainissement collectif afin de permettre à l’ONEA de capitaliser une expérience
importante et utile pour de futures constructions. Il aborde essentiellement le volet de
traitement des eaux usées industrielles et domestiques.
EVALUATION DES PERFORMANCES ET OPTIMISATION TECHNIQ UE DE LA STATION D’EPURATION DE BOBO DIOULASSO, (BURKINA FAS O)
Présenté par ONIFADE Taofik Alao Olatoundji Ulrich Page 5
IV. Présentation de la zone d’étude et des institutions
d’accueil
hydrogéologique
Bobo-Dioulasso est la deuxième ville en population après Ouagadougou. Située au
sud-ouest du Burkina, ancienne capitale coloniale et encore appelée capitale économique,
Bobo-Dioulasso couvre une superficie de 13 678 ha et comptait, au recensement de 1985,
231 162 habitants. Le taux de croissance est de 7,23%, ce qui donne pour 1995, 412 000
habitants. Au recensement de 2006, la ville comptait 435 543 habitants. Les taux de natalité et
de mortalité sont respectivement de 49,6 % et 17, 5 %. La figure n°1 ci-dessous nous montre
la représentation de la commune urbaine de Bobo-Dioulasso.
Figure 1 : Représentation de la commune urbaine de Bobo-Dioulasso (RGPH, 2006)
EVALUATION DES PERFORMANCES ET OPTIMISATION TECHNIQ UE DE LA STATION D’EPURATION DE BOBO DIOULASSO, (BURKINA FAS O)
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a- Relief et sols
Le relief est peu accidenté et se caractérise par une chaîne rocheuse au sud, des bas
fonds et des plaines aménageables.
Quant aux sols, ils sont en majorité hydromorphes sur cuirasse ancienne et sont très
favorables à l'agriculture.
b- Climat
Le climat est de type Sud Soudanien et se caractérise par une longue saison sèche
(octobre à avril) et une saison pluvieuse d'une durée de 5 mois (mai à septembre). La saison
sèche se compose d'une période froide (novembre à janvier) et d'une période chaude (février à
avril). Les pluies sont relativement abondantes mais inégalement réparties dans le temps et
dans l'espace. Il tombe annuellement environ 1. 100 mm d'eau [ONEA, 2008]
c- Végétation
La végétation est de type Sud Soudanien constituée de savanes boisées, de savanes
arborées et arbustives. Dans cette ville de Bobo-Dioulasso, il existe des forêts classées et de
multiples galeries forestières surtout le long des cours d'eau. Cependant on note de plus en
plus une dégradation de l'environnement due à l'action entropique. Les espèces fauniques sont
en nette régression.
d- Hydrographie
C'est dans la zone de Bobo-Dioulasso que le Mouhoun (un des principaux cours d'eau
du pays) prend sa source. Une vingtaine de sources y ont été dénombrées dont la plus
importante est celle de la Guinguette. Les eaux souterraines sont relativement abondantes et
peuvent donner aux forages des débits importants de l'ordre de 10 à 100 m3/heure avec des
pics réalisés par l'ONEA pouvant atteindre 800 m3/heure. L'approvisionnement en eau potable
de la ville de Bobo-Dioulasso se fait à partir du captage des sources ONEA à Nasso.
2. Mode d’évacuation des eaux usées
Dans la ville de Bobo, les eaux usées domestiques sont principalement déversées dans
les rues et les cours. En effet, plus de la moitié des ménages (55,2 %) jettent les eaux usées
dans la rue, et 21 % en jettent dans la cours (RGPH, 2006). A travers ces chiffres, il est facile
pour nous de déduire qu’il n’y a pas beaucoup de ménages raccordés au réseau
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d’assainissement collectif. Le tableau n°1 ci-dessous nous montre les proportions suivant le
type du mode d’évacuation des eaux usées.
Tableau 1 : Répartition (%) des unités d’habitation par mode d’évacuation des eaux usées (RGPH, 2006)
Evacuation des eaux usées Proportion (%) Rue 55,2 Cour 21,0
Fosse septique 9,7 Caniveau 6,9
Puits 3,6 Autres 1,1
ND 2,5 Total 100
Face à cette situation alarmante par rapport à la gestion des eaux usées dans la ville et
surtout pour le grand danger quelle représente pour la santé publique, l’assainissement
collectif a vu le jour grâce à l’ONEA en 2008. Il consistait dans sa première phase au
traitement des eaux usées industrielles et dans sa deuxième phase à densifier le réseau de la
zone industrielle en le connectant à celui du centre ville. A ce jour, l’assainissement collectif
de la ville de Bobo-Dioulasso ne prend en charge qu’une partie des eaux usées domestiques ;
la majeure partie étant prise en compte par l’assainissement autonome. Quant aux usées
industrielles, elles sont entièrement prises en compte par le réseau d’assainissement collectif.
La figure 2 ci-dessous présente le réseau d’assainissement collectif de la ville de Bobo-
Dioulasso avec quelques structures raccordées.
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Figure 2 : Réseau d’assainissement collectif de la ville de Bobo-Dioulasso (ONEA-DRB, 2008)
3. Situation de la station d’épuration de Bobo-Dioulasso
Le programme d’approvisionnement en eau potable et assainissement dans la ville de
Bobo-Dioulasso a permis de disposer d’un réseau d’assainissement collectif conséquent et en
phase avec les standards internationaux. Cette réalisation comprend la construction d’environ
17 km de collecteurs primaires et secondaires de même que 12 km de collecteurs tertiaires.
Elles concernent également l’amélioration de la voierie urbaine sur environ 17 km. Ces
ouvrages qui bénéficient à 150 000 personnes permet de mieux sécuriser les biens ainsi que
la vie des populations par la diminution voire l’élimination des fréquentes inondations
[Kaboré, 2006].
La station de traitement des eaux usées de Dogona est située à 10 km environ du
centre ville et à 14 km environ de la zone industrielle de Bobo-Dioulasso. Ce système
collectif d’assainissement vise à assurer la préservation de la nappe phréatique, à
l’amélioration des conditions d’hygiène et de l’environnement de la ville de Bobo-Dioulasso
et plus précisément dans sa partie centrale, les quartiers administratifs, universitaires et la
zone industrielle.
Station de Pompage
SOFIB
HOPITAL
ABATTOIR
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La station d’épuration de Dogona comprend un système de prétraitement composé
d’un dégrilleur et d’un déssableur/déshuileur, deux bassins anaérobies, un bassin facultatif et
deux séries de 31 lits de séchage comme l’indique la figure 3.
Les deux bassins facultatifs fonctionnent en parallèle et tous deux en série avec le
bassin facultatif. Les caractéristiques hydrauliques des bassins sont présentées dans le tableau
n°2 ci-dessous.
Désignation BA BF
Côte de niveau d’eau normal (m) 387,02 386,02
Profondeur d’eau (m) 4 1,5
Nombre de bassin (U) 2 1
Figure 3 : Vue en plan de la station d’épuration de Dogona (Bobo-Dioulasso : Burkina Faso)
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B. Institutions d’accueil
1. EAWAG/Sandec
Sandec est le département Eau et Assainissement dans les Pays en Développement à
l'Institut Fédéral Suisse de Recherche dans le domaine de l’Eau (Eawag). Il vise à:
Développer, fournir et faciliter la mise en œuvre de nouveaux concepts et technologie
d’approvisionnement en eaux et assainissement de l’environnement ;
Accroitre la capacité de recherche et la compétence professionnelle dans les pays à
revenu faible et intermédiaire dans le domaine de l’approvisionnement en eau et
assainissement de l’environnement ;
Sensibiliser et renforcer les compétences professionnelles dans les pays à revenu élevé
dans l’approvisionnement en eau potable et assainissement de l’environnement, aussi
bien dans les pays à revenu faible et intermédiaire ;
Dans cette perspective et avec l’appui financier de l’AFD, EAWAG / Sandec,
accompagne l’ONEA à travers la Mission d’assistance à maitrise d’ouvrage auprès de
l’ONEA pour la mise en œuvre, le suivi et l’exploitation des stations de traitement des boues
de vidange et des eaux usées à Ouagadougou et Bobo-Dioulasso. Le projet a commencé en
janvier 2010 et vise, pour sa partie concernant les eaux usées, le renforcement des capacités
de l’ONEA en termes d’exploitation, de maintenance et de suivi des infrastructures. Sa durée
est prévue à trois ans.
2. ONEA
L'Office national de l'eau et de l'assainissement (ONEA) a été créé par décret
n°85/387/CNR/PRES/EAU du 28 juillet 1985 sous la forme d'un Etablissement Public de
l'Etat à caractère Industriel et Commercial (EPIC). Il a été transformé en société d'Etat le 2
:
d’une part, la création, la gestion et la protection des installations de captage,
d'adduction, de traitement et de distribution d'eau potable pour les besoins urbains et
industriels ;
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et d’autre part, la création, la promotion de la création et l'amélioration ainsi que la
gestion des installations d'assainissement collectif industriel ou autonome pour
l'évacuation des eaux usées et les excrétas.
V. Objectifs de l’étude
A. Objectif général
L’objectif général de cette étude est d’évaluer les performances du lagunage à
microphytes de Bobo-Dioulasso 2 ans après sa mise en service afin de faire des propositions
pour l’optimisation technique de la station d’épuration. Dans le souci de mener à bien cette
étude des objectifs spécifiques ont été dégagés.
B. Objectifs spécifiques
1- Evaluer le fonctionnement général du système et caractériser les
principaux dysfonctionnements enregistrés :
- Vérifier le débit d’écoulement
- Evaluer l’état des digues, la présence des matières flottantes (lentille d’eau,
déchets solides et écumes) et des moustiques, les odeurs et couleur, l’intégration
paysagère
- Apprécier l’étanchéité des parois et du fond des bassins
- Caractériser et expliquer les dysfonctionnements enregistrés
2- Evaluer les performances épuratoires du système et établir le bilan de
fonctionnement sur les deux ans de fonctionnement :
- Prélever et analyser les eaux usées à l’entrée et à la sortie de chaque bassin
- Effectuer l’analyse statistique des résultats des analyses effectuées par le
laboratoire de l’ONEA au cours des deux premières années de fonctionnement de
la station
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3- Quantifier la hauteur et le volume de boues sédimentés dans un bassin
anaérobie
4- Faire des propositions pour l’amélioration du fonctionnement de la
station d’épuration :
VI. Synthèse bibliographique
A. Généralité sur les eaux usées
Les eaux usées sont des eaux altérées par les activités humaines à la suite d’un usage
domestique, industriel, artisanal, agricole ou autre. Elles sont considérées comme polluées et
doivent être traitées. Elles peuvent être parfois qualifiées d'eaux grises lorsqu’il s'agit d'eaux
peu chargées en matières polluantes par exemple des eaux d'origine domestique, résultant du
lavage de la vaisselle, des mains, des bains ou des douches. On parle d'eaux noires
lorsqu’elles contiennent diverses substances plus polluantes ou plus difficiles à éliminer tels
que des matières fécales, des produits cosmétiques, ou tout type de sous-produit industriel
mélangé à l'eau. Il peut également s'agir d'eau d'écoulement de surfaces imperméables ; ainsi
les eaux de ruissellement des parcs de stationnement sont considérées comme des eaux usées
par la présence de divers polluants comme les hydrocarbures ou les poussières d'usure des
pneumatiques.
Au Burkina Faso et en particulier dans la ville de Bobo-Dioulasso, les eaux usées sont
collectées et acheminées par un réseau d'égout (ou réseau d'assainissement) jusqu’à une
station de traitement. En effet, plusieurs études, notamment celle de El Hamouri et al. (1996)
et Ouazzani et al. (1995) ont démontré l’adéquation des stations de traitement par lagunage
dans le contexte des pays en voie de développement. Le cas particulier du Burkina Faso a été
notamment étudié par Koné (2002) et Maiga et al (2006).
Dans le cas d'habitat collectif, l'épuration de ces substances est assurée par des stations
d'épuration d'effluents d'eaux usées. Lorsqu’il est impossible de raccorder l'habitat à un tel
réseau, on installe un système d’assainissement autonome. Si ces installations n'existent pas,
le milieu naturel recevant ces effluents n'est pas en mesure d'assurer son autoépuration. En
milieu liquide, ce sont les micro-organismes qui assurent l'épuration en biodégradant la
matière organique contenue dans les eaux usées. En situation d’assainissement autonome
(fosses toutes eaux), les filtres à sable (tertre d'épandage) se colmatent très souvent au bout de
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plusieurs années d'utilisation. C'est bien la preuve que le sol n'a pas vocation d'épurer les eaux
usées domestiques.
1. Pollution physique
i. Température
Pour évaluer le fonctionnement d’une station d’épuration, la température vient comme
un paramètre non négligeable. En effet l’activité biologique d’une station varie selon les
périodes de l’année. Ainsi on note qu’en période sèche l’activité biologique est plus élevée
qu’en période humide. La température joue de façon considérable sur la cinétique des
réactions.
ii. Conductivité
La conductivité est un paramètre permettant de caractériser le degré de minéralisation
d’un effluent. Elle est d'autant plus grande que la solution contient plus de sel, d'acide ou de
base. Dans notre cas, la mesure de la conductivité sert à surveiller le système et à déterminer
la salinité de l'eau de la station d’épuration.
iii. Potentiel hydrogène pH
Ce paramètre indique l’acidité ou la basicité du milieu. Il représente un facteur
limitant dans plusieurs processus rencontrés lors de l’épuration. Il sert également à évaluer
l’aptitude d’un milieu à la prolifération des microorganismes et à la dégradation de la
charge polluante.
iv. Matières en suspension MES
Les matières en suspension (ou MES) est le terme employé pour désigner l'ensemble
des matières solides insolubles présentes dans un liquide. Ce terme, utilisé généralement dans
le traitement de l'eau, comprend toutes les formes de sable, de boue, d'argile, de roche sous
forme de débris, de matières organiques, dont la taille est comprise entre 1 micromètre et 1
centimètre (à noter que des variances existent selon les sources). On différencie les matières
en suspension des colloïdes (taille comprise entre 10 nm et 1 µm) et des matières dissoutes
(taille inférieure à 10 nm). Les particules fines en suspension dans une eau sont soit d’origine
naturelle, en liaison avec les précipitations, soit produites par les rejets urbains et industriels.
Leur effet néfaste est mécanique, par formation de sédiments et d’un écran empêchant la
bonne pénétration de la lumière (réduction de la photosynthèse).
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v. Oxygène dissous
La concentration de l’oxygène dissous est un paramètre important pour caractériser la
qualité de l’eau. La concentration réelle en oxygène croît avec la pression atmosphérique et à
température décroissante. C’est un paramètre significatif à mesurer pour la consommation en
oxygène occasionnée par les processus de décompositions microbiologiques ou une
production d'oxygène (algues). La concentration en oxygène est très décisive pour les
animaux et organismes vivants dans l'eau et aussi pour l'épuration biologiques des eaux usées
communales et industrielles.
2. Pollution chimique
i. Demande Chimique en Oxygène (DCO en mgO2/l)
La demande chimique en oxygène (DCO) est la consommation en dioxygène par les
oxydants chimiques forts pour oxyder les substances organiques et minérales de l'eau. Elle
permet d'évaluer la charge polluante des eaux usées. La DCO est une des mesures principales
des effluents pour les normes de rejet. Si on souhaite être plus précis, il est recommandé
d'utiliser le COT (carbone organique total) qui est beaucoup plus fiable. La DCO mesure la
totalité des substances oxydables, ce qui inclut celles qui sont biodégradables.
ii. Demande Biologique en Oxygène (DBO en mgO2/l)
La DBO, ou Demande Biologique en Oxygène correspond à la quantité de dioxygène
nécessaire aux micro-organismes aérobies de l’eau pour oxyder les matières organiques,
dissoutes ou en suspension dans l’eau. Il s’agit donc d’une consommation potentielle de
dioxygène par voie biologique. Ce paramètre constitue un bon indicateur de la teneur en
matières organiques biodégradables d’une eau (toute matière organique biodégradable
polluante entraîne une consommation de l'oxygène) au cours des procédés d’autoépuration. La
DBO est mesurée au bout de 5 jours (=DBO5), à 20 °C (température favorable à l’activité des
micro-organismes consommateurs d’O2) et à l’obscurité (afin d’éviter toute photosynthèse
parasite).
iii. Azote NTK et l’azote ammoniacal
L'azote peut se trouver sous forme minérale ou organique à différents niveaux
d'oxydation. On distingue :
l'azote ammoniacal : NH4 +qui est une forme réduite pouvant provenir de l'action de
bactéries anaérobies (réduction des nitrates)
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l'azote Kjeldahl (NTK) mesure l'azote ammoniacal et organique.
L’azote Kjeldhal (NTK) correspond à la teneur en azote ammoniacal (NH4 +) et en
azote organique (protéines…). Le dosage ne prend pas en compte les autres formes oxydées
de l’azote (nitrates, nitrites) qui sont mesurées par chromatographie ionique.
iv. Phosphore total
Le phosphore total est un paramètre cumulatif qui englobe les composés phosphorés
organiques et inorganiques. La plus grande partie du phosphore total présent dans les eaux
usées revêt une forme inorganique dissoute; une petite partie est sous forme organique
(dissoute et non dissoute).
3. Pollution biologique
Par définition, une pollution biologique est issue du milieu lui-même. C'est par le
surdéveloppement de micro-organismes ou de végétaux micro ou macroscopiques qu'un
déséquilibre du milieu environnant peut entraîner une mortalité élevée chez les autres
organismes présents. Ce surdéveloppement est généralement la conséquence d'une action
humaine: enrichissement en nitrates d'un milieu (rejets organiques), développement de virus,
de bactéries, modification de la température d'un milieu (rejet d'eau chaude), introduction
d'espèces invasives, etc.
Dans ce cas, notre travail se penchera essentiellement sur les bactéries plus
précisément les coliformes fécaux et totaux.
Les coliformes fécaux donnent une bonne idée de la contamination microbiologique
des eaux usées. Il est surtout utilisé pour calculer le temps de séjour nécessaire dans le bassin
de maturation dans le système de traitement par lagunage.
Les coliformes totaux constituent un groupe hétérogène de bactéries d’origine fécale
(dont les bactéries E. coli) et environnementale. En effet, la plupart des espèces peuvent se
trouver naturellement dans le sol et la végétation. Leur présence dans l’eau n’indique
généralement pas une contamination fécale ni un risque sanitaire, mais plutôt une dégradation
de la qualité bactérienne de l’eau. L’analyse des coliformes totaux permet donc d’obtenir de
l’information sur la vulnérabilité possible des eaux usées de la station d’épuration.
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4. Les boues d’épuration :
Les boues d’épuration (urbaines ou industrielles) sont les principaux déchets produits
par une station d'épuration à partir des effluents liquides. Ces sédiments résiduaires sont
surtout constitués de bactéries mortes et de matière organique minéralisée. Une installation
moyenne produit environ un excès de 40 g de matière sèche par jour et par habitant.
On distingue différents types de boues selon les traitements appliqués pour épurer l’eau
dans un milieu boueux.
• Les boues primaires : Ce sont les dépôts récupérés par une simple décantation des
eaux usées (dans les décanteurs-digesteurs par exemple). Elles présentent des concentrations
élevées en matières minérales (sable, terre…) mais aussi en matière organique pouvant
évoluer.
• Les boues physico-chimiques : elles ressemblent aux boues primaires sauf que durant
le traitement de l’eau usée, il a été rajouté un réactif (sels de fer, d’aluminium, et autres agents
floculant) pour agglomérer les fines particules et améliorer la décantation.
• Les boues biologiques : elles sont aussi appelées boues secondaires, elles proviennent
d’une épuration biologique des eaux (boues activées, disques biologiques, lits bactériens…).
Ces boues, de concentrations médiocres (10 g/l), sont très organiques car elles sont
principalement constituées de corps bactériens et de leurs sécrétions.
On distingue aussi :
• Les boues mixtes constituées d’un mélange de boues primaires et biologiques, elles
proviennent de la plupart des stations de traitement complètes.
• Les boues d'aération prolongée, obtenues sans décantation primaire avec des matières
polluantes intensivement aérées. Les boues sont peu concentrées, moins organiques et donc
moins susceptibles de produire des nuisances.
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C. Normes de rejets des eaux usées au Burkina Faso
L'environnement a acquis une valeur de bien commun à cause de sa dégradation, et a été
compris comme étant aussi le support de vie nécessaire à toutes les autres espèces que
l'Homme. L'ONU rappelle dans son rapport GEO-4 que sa dégradation « compromet le
développement et menace les progrès futurs en matière de développement » (...) et
« menace également tous les aspects du bien-être humain. Il a été démontré que la
dégradation de l'environnement est liée à des problèmes de santé humaine, comprenant
certains types de cancers, des maladies à transmission vectorielle, de plus en plus de
zoonoses, des carences nutritionnelles et des affectations respiratoires ».
C’est dans le souci de préserver l’environnement que le Burkina Faso s’est fixé des
normes sur les rejets des eaux usées. Ces normes utilisées proviennent essentiellement du
décret n°2001-185 /PRES PME/MEE du 7mai 2001 portant fixation des normes de rejets de
polluants dans l’air, l’eau et le sol. Ses normes nationales portent sur le déversement des eaux
usées dans les réseaux d’égouts et le rejet des eaux usées dans les eaux de surface.
Les normes de raccordement aux égouts visent d’une part à assurer la qualité de l’eau traitée
et d’autre part éviter que cette eau provoque un dysfonctionnement des systèmes de traitement
mis en places. Le tableau 3 ci-dessous résume ces normes suivant le paramètre.
Tableau 3 : Normes de déversement des eaux usées dans les réseaux d'égouts [Source
ONEA]
3- Na+ MES DBO5 DCO Coli F
Unités - °C mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l /100mg
Normes 6,4 – 10,5
90 50 5 1000 100 800 2000 2000
Les eaux usées traitées ou non avant d’être rejetées dans la nature ou dans les eaux de
surface doivent également répondre à certaines normes pour tenir compte de la recevabilité du
milieu, de la capacité d’autoépuration des eaux de surface, sans compromettre le bon
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fonctionnement et l’équilibre des écosystèmes naturels. Le tableau 4 ci-dessous résume ces
normes suivant le paramètre.
Tableau 4: Normes de rejet des eaux usées dans les eaux de surface [Source ONEA]
Pollutions physiques
3- Na+ MES DBO5 DCO Coli F
Unités - °C mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l /100mg
Normes 6,4 – 10,5
D. Traitement par lagunage
Le traitement par lagunage se fait sous deux procédés à savoir : le lagunage aéré (avec
apport artificiel d’oxygène) et le lagunage naturel (sans apport artificiel d’oxygène).
Le lagunage aéré :
Le lagunage aéré se fait sous deux formes :
Les lagunes aérées homogènes, au sein des quelles est produit une oxygénation et un
brassage artificiels. Le brassage est déterminé de façon à éviter tout dépôt de fond, et par voie
de conséquence le développement d’une fermentation anaérobie. Le lagunage aéré est très
sensible aux variations climatiques et le taux d’élimination de l’azote et du phosphore reste
limité à l’assimilation bactérienne de l’ordre de 25 à 30 selon Satin et al. (1999). Ces
conditions sont difficilement réalisables sur le plan économique au Burkina Faso, compte tenu
des puissances à mettre en jeu.
Les lagunes aérées facultatives, au sein des quelles est effectué une
oxygénation artificielle mais avec un brassage limité. Il en résulte qu’en plus de l’action
aérobie, se développe une fermentation anaérobie dans des dépôts de fond.
Le lagunage naturel :
Le principe du lagunage naturel est basé sur l’apport naturel de l’oxygène par la
photosynthèse des algues (microphytes) ou de la racine des plantes (macrophytes).
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Lagunage naturel à microphytes, tire son oxygène de la photosynthèse des
micro- algues. La microfaune et la flore qui se développent, contribuent à la dégradation de la
pollution organique en favorisant la formation de boues minéralisées piégées dans le fond des
ouvrages, ce qui nécessite un curage des bassins au bout de quelques années environ.
Lagunage naturel à macrophytes, il se situe en général en position finale d’un système
épurateur lagunaire. Les macrophytes utilisés sont des plantes immergées ou émergées,
flottantes ou enracinées. Ils servent de support à une culture fixée pour optimiser l’épuration
des eaux usées. Parmi les macrophytes plantés on peut citer : les scribes, les phragmites
(roseaux), les typhas. Les principaux macrophytes flottants sont, les lentilles d’eau, les
jacinthes, le Pistia stratiotes. Le traitement est aérobie autour des plantes. Les performances
intrinsèques des bassins à macrophytes en Afrique sont très peu étudiées jusqu’à ce jour, et la
laitue d’eau demeure le plante la plus utilisée dans les bassins d’épuration selon Charbonnel
et al. (1986) et KONE D. (2002).
Fonctionnement des bassins :
L’épuration des eaux usées est assurée grâce à un long temps de séjour, dans deux bassins
anaérobies en parallèle et ces derniers en série avec un bassin facultatif.
Le nombre de bassin le plus communément rencontré est de 3 (BA, BF, BM) mais dans le
cas de la station de Bobo-Dioulasso nous avons deux bassins anaérobies et un bassin
facultatif. Cependant, utiliser une configuration avec 4 voire 6 bassins permet d’avoir une
désinfection plus poussée.
Bassin anaérobie (BA)
Le bassin anaérobie est utilisé pour la décantation et la dégradation des matières
organiques. Il réduit la charge en DBO et modifie la nature des matières solides qui se
déposent pour former une couche de boues dont la décomposition anaérobie semble être
identique que dans les fausses septiques. Dans ce bassin on peut s’attendre à une élimination
de 30 à 40% de l DBO du seul fait de l sédimentation biologique (GLOYNA, 1972). Sa
profondeur varie entre 2 et 5m.
Bassin facultatif (BF)
Les bassins facultatifs sont ceux dans lesquels la couche supérieure est aérobie, la zone
centrale peuplée de bactéries facultatives et la zone inférieure (zone de boues). Le bassin
facultatif est oxygéné principalement grâce à l’activité photosynthétique des algues, sous
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l’influence du rayonnement solaire, encore que, dans les très grands bassins, l’aération par la
surface, grâce à l’action du vent, contribue de manière importante à l’apport total d’oxygène.
La lumière solaire, le vent, la température influent sur le fonctionnement des bassins
facultatifs. Sa profondeur est entre 1 et 1,5m (Gbaguidi E, 2003).
Schémas de principe de la filière :
Le lagunage naturel est le procédé se rapprochant le plus du procédé d'autoépuration
naturelle présent dans les rivières. Après prétraitements, les eaux usées transitent par une
succession de 3 bassins de profondeur variable comme l’indique la figure 4.
Figure 4 : schéma d’un lagunage naturel (Source : CEMAGREF, 2001)
Avantages et inconvénients de la filière :
Les systèmes de traitement des eaux usées domestiques et industrielles par lagunage
naturel présentent les avantages suivants (Kiemde, 2006) :
- l’exploitation reste légère, mais si le curage global n’est pas réalisé au moment
convenable, les performances de la lagune chutent très sensiblement ;
- l’élimination d’une grande partie des nutriments : azote et phosphore ;
- une très bonne élimination des germes pathogènes ;
- une bonne adaptabilité aux fortes variations de charge hydraulique ;
- l’absence de nuisances sonores ;
- une bonne intégration paysagère.
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Les systèmes de traitement des eaux usées domestiques et industrielles par lagunage
naturel présentent également certains inconvénients qui sont (Kiemde, 2006):
- une forte emprise au sol ;
- des performances moindres que les procédés intensifs sur la matière organique.
- Cependant, le rejet de matières organiques s’effectue sous forme d’algues, ce qui
moins néfaste qu’une matière organique dissoute pour l’oxygénation du milieu aval ;
- la qualité du rejet est variable selon les saisons.
VII. Méthodologie
Pour atteindre les objectifs fixés et travailler dans de bonnes conditions, nous avons jugé
utile d’élaborer un planning (figure 5).
Figure 5 : Récapitulatif des différentes étapes de l’étude
Début du Stage
Phase préliminaire
-Recherche documentaire - Entretien avec les acteurs -Visite du laboratoire ONEA – Bobo -Visite de la STEP
Du 14 Mars au 6 Mai
Travaux de Terrain
-Observation de l’état général du système -Prélèvements et analyses des échantillons provenant de la STEP -Entretien avec le personnel exploitant -Evaluation de la hauteur des boues
Du 6 Mai au 31 Mai
Phase rédactionnelle
-Traitement des données et interprétation des résultats -Rédaction et correction du rapport
4 Juin Dépôt du Rapport
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Phase préliminaire :
Elle s’est effectuée en trois phases à savoir : La recherche documentaire, le contact avec
les responsables du projet et la visite des sites.
1- Recherche documentaire
Cette recherche a été axée particulièrement sur des revues, des articles, thèses, mémoires
d’étude, travaux de recherche portant sur le lagunage en général et naturel en particulier. La
recherche a été effectuée principalement dans le centre documentaire et d’information du 2iE
et sur Internet.
2- Contact avec les responsables du projet
L’analyse, la compréhension des TDR, l‘élaboration du cadre logique et du planning
constituent une phase importante pour la suite du travail. En effet les TDR permettent de
cerner les objectifs attendus.
3- La visite des sites
La visite des sites a permis de prendre connaissance des réalités auxquelles la station
d’épuration est soumise afin d’évaluer son fonctionnement global et sa performance.
Phase des travaux de terrain
Cette étape consiste à :
1- Evaluer le fonctionnement général de la station d’épuration ;
2- Effectuer des prélèvements d’échantillons d’eau usée à l’entrée et à la sortie de chaque
bassin de la station d’épuration. A l‘entrée de la station, nous avons fait un
échantillonnage composite et à la sortie des prises ponctuelles d’échantillon.
Phase de Traitement et analyse des données
Elle permet après dépouillement des données, d’analyser et d’interpréter les résultats
obtenus en, calculant le rabattement de chaque paramètre étudié au niveau de chaque bassin et
en les interprétants par des graphiques et des courbes. Globalement, cette étape constitue le
but essentiel de notre étude à l’issue de laquelle, nous pouvons tirer les leçons portant sur :
1- les différents mécanismes qui interviennent dans l’épuration biologique des eaux usées
domestiques et industrielles traitées par lagunage ;
2- la qualité de l’eau traitée à la sortie de la station ;
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A. Evaluation du fonctionnement de la station d’épuration
Un état des lieux de la station a été nécessaire pour pouvoir évaluer son état général et
aussi faire des observations. Cette évaluation a consisté à apprécier d’un point de vue global,
l’aspect intérieur et extérieur de la station, à évaluer l’état des digues en tenant compte de
l’érosion, de la présence de galeries de rongeurs et des reptiles, à apprécier l’aspect de la
surface des eaux pour faire sortir la présence ou non de matières flottantes (corps grossier,
lentille, déchets solides, écumes), la prolifération de moustiques, la couleur et l’odeur des
eaux et enfin évaluer l’intégration paysagère de la station qui entre en adéquation avec le
milieu environnant.
L’étude a été déroulée dans la période de Mars à Mai qui est une période chaude. Les
observations faites peuvent alors être différentes si on se mettait dans une autre période de
l’année car la température joue un rôle très important dans le processus épuratoire des bassins
de lagunage.
B. Performances de la station d’épuration
La présente étude a été menée sur une période de quatre mois (Février à Mai). Durant
cette période, il a été adopté un échantillonnage composite à l’entrée et des mesures
ponctuelles bihebdomadaires pour la station d’épurations des eaux usées de Dogona (Bobo-
Dioulasso). Les échantillons ont été prélevés à l’entrée et à la sortie de chaque lagune de la
station afin de connaître la capacité épuratoire du système. Pour l’échantillon composite, les
prélèvements sont faits après le système de prétraitement (dessableur/déshuileur) à 8h, 12h et
16h pour constituer un échantillon composite moyen journalier. Les échantillons ponctuels
sont prélevés à la sortie des bassins anaérobies, à l’entrée et à la sortie du bassin facultatif au
niveau des regards. Ces échantillons sont souvent prélevés entre 8h et 9h.
Ces paramètres physico-chimiques (T°, pH, O2 dissous, conductivité) ont été
mesurés au moyen d’une sonde multi paramètre sur les échantillons ponctuels (sortie des
bassins anaérobies, entrée et sortie du bassin facultatif), et sur l’échantillon composite à
l’entrée de la station.
Les paramètres de pollution chimique (les MES, la DBO5, la DCO, l’azote kjeldal et
ammoniacal et le phosphore total) ont été également mesurés sur l’échantillon composite à
l’entrée et sur les échantillons ponctuels. Nous précisons que l’échantillon composite à
l’entrée est constitué en proportions égales d’échantillons ponctuels prélevés à l’entrée au
cours de la journée (8h – 12h – 16h).
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La DBO5 a été mesurée par la méthode des OXYTOP. La DCO a été analysée par
oxydation en excès au dichromate de potassium à chaud (150°C) pendant 2 heures en milieu
acide (méthode AFNOR). Les nitrates sont mesurés sur des échantillons filtrés tandis que le
phosphore total est mesuré sur des échantillons bruts après minéralisation par la méthode
calorimétrique au moyen du spectrophotomètre (HACH) DR/2010)
Les coliformes fécaux et totaux comme paramètre de pollution biologique ont
été également analysés sur les échantillons.
La demande biologique en oxygène à 5 jours (DBO5) a été mesurée par la
méthode des OXYTOP.
Le calcul de la charge organique journalière (COj) est déterminé selon la formule
suivante :
- Qo : débit moyen journalier en eau usée
La charge organique moyenne journalière (CO) pour la période de notre étude (mars – avril)
est déterminée par la relation suivante :
Cette étude nous a permis d’évaluer l’accumulation des boues dans les bassins
anaérobie (lagune 1 & 2). Pour évaluer ces boues, nous avons faits des mailles de 5m² et
avons évalué les hauteurs des boues avec ‘’un détecteur de voile de boue’’ : PONSEL de
type PONAPW-VB à chaque nœud (Image n°1). Pour les mesures de la hauteur de boue,
nous avons immergé le capteur jusqu’à l’obtention d’une chute rapide du pourcentage de
transmission (phase eau/boue) et mesuré ensuite la hauteur d’eau au dessus de la boue à l’aide
des repères graduées sur le câble. Cette hauteur est soustraite de la hauteur du bassin pour
obtenir la hauteur de boue au fond du bassin.
COj = Qo *[DBO5]j
considérée
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Image 1: Détecteur de voile de boue PONSEL de type PONAPW-VB
Pour les mesures de débits, nous avons utilisé un débitmètre de type
« PULSAR »installé à l’entrée de la station comme indiqué sur l’image n°2.
Image 2 : Débitmètre de la station d’épuration de Bobo-Dioulasso
C. Bilan de fonctionnement de la station sur les deux ans de
fonctionnement
Il s’agit dans cette partie d’interpréter statistiquement les résultats des analyses des deux
premières années afin d’établir des courbes évolutives et comparatives des performances au
cours des années passées de fonctionnement de la station.
Pour que la station d’épuration de Bobo soit efficace comme les autres procédés plus
traditionnels, il faudrait s’assurer que la conception et le dimensionnement respectent les
recommandations établies par les enseignements de la recherche et développement. L’effluent
à l’entrée de la station d’épuration doit être en respect avec les normes en vigueur. L’entretien
et le suivi de la station doit se faire de façon régulière et comme il se doit.
Si l’une de ces conditions n’est pas respectée, la station d’épuration aura du mal à
afficher une performance compatible avec les exigences réglementaires. La durée de vie de
l’installation risque fort d’être réduite.
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D. Caractérisation et explication des principaux
dysfonctionnements enregistrés
Les multiples visites effectuées à la station d’épuration nous a permis de faire des
observations sur les infrastructures de traitement, d’enregistrer des dysfonctionnements, de les
comprendre et de pouvoir les caractériser afin de donner une bonne explication aux différents
problèmes. La caractérisation et l’analyse des dysfonctionnements de la station d’épuration
des eaux usées de Bobo-Dioulasso a permis d’identifier les insuffisances par rapport aux
problèmes liés essentiellement à l’exploitation qu’à la conception.
L’étude de cas de cette station a permis d’estimer le grand manque à gagner par rapport à
cette technologie. Pourtant si l’exploitation est maîtrisée, ce cas montrera une bonne insertion
environnementale de ce type de procédé qu’est le lagunage naturel.
VIII. Résultats & Discussions
Phase préliminaire :
La phase préliminaire de cette étude nous a permis d’acquérir beaucoup de connaissances
sur le lagunage naturel à travers la recherche documentaire, le contact avec les responsables
du projet et la visite de la station d’épuration de Dogona. La compréhension des TDR et
l’élaboration du cadre logique (voir annexe 7) nous ont permis d’atteindre nos objectifs.
Phase des travaux de terrain
La performance de la station dépuration de Dogona a été évaluée durant les mois de Mars
et Avril 2011. Ces mois correspondent à des périodes de chaleur au Burkina-Faso. Les
observations sur le fonctionnement générales de la station ont également été faites au cours de
la période de prélèvements. Il y a total 10 jours de prélèvements avec un pas
d’échantillonnage bihebdomadaire durant les deux mois mars – avril). Les mesures de débits
ont été prises trois fois par jour à chaque jour de prélèvement. L’évaluation de la hauteur des
boues au niveau des bassins anaérobies a clôturé l’étude et s’est déroulée sur 3 jours. Cette
étape nous a permis d’évaluer le fonctionnement général de la station d’épuration. A ce effet,
nous avons enregistré beaucoup de dysfonctionnement tant au niveau des bassins qu’au
niveau des