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La déferrisation -- —-~___ des eaux de forage

1. 10 10 Bouchon Io de drain 115 Fig 3 6a Coupe AA de l unit type ADAF 25 Unit s de D ferrisation Exv riment es par le CREPA Chapitre 3 Gravier 1 5 2cm Ircult de l eau Gravier 2 2 5cm ureJp uoyonog pews gt eb 50 H 120 BA nus 0 Trou d a ration 10 20cm _ Dalle en 0 E Pompe main Plaque de r partition Te Sable 25cm 0 2 4mm Gravier 15 20mm 15cm Fig 3 6b Coupe BB de l unit type ADAF 26 Chapitre 3 Unit s de D ferrisation Exp riment es par le CREPA PS 111 2 2 Mise en uvre 111 2 2 1 Mat riaux de construction Le tableau 3 1 ci dessous donne la nature les dimensions et les quantit s des diff rents mat riaux n cessaires la construction de l unit de d ferrisation Tableau 3 1 Caract ristiques des mat riaux n cessaires la construction de l unit de d ferrisation type ADAF Nature Dimensions Quantit ciment 5 sacs sable moyen 4 charrettes 16 brouettes gravillon 1 charrette 4 brouettes tube galvanis 33 x 40 mm 2m illage en fer de petites mailles 1 00 x 0 50 m 1 grillage en poly thyl ne de petites mailles 2 00 x 1 00 m 1 pointes en acier 6 cm 15 vannes 26 x 33 mm 3 T 26 1 coude 26 4 mamelons ou manchons 26 4 bouchons en PVC 33 2 couvercle en t le noire et cadre 91x 51 cm 1 plate forme en t le noire perfor e
2. ii mum ia I Cal gt e E a 1 CAILLCUX 2 E In aernaainad i Annexe B Granulom tries des Mat riaux Filtrants Utilis s ANNEXE B 2 Analyse Granulom trique du Premier Type de Sable 0 8 2 5 mm Module N 30 31 Ouverture du tamis mm 08 1 0 Poids de la tare refus g 140 340 Poids de la tare g 110 110 Poids du mat riau g 30 230 Poids du mat riau de diam tre inf rieur l ouverture du tamis 0 300 Passing en g Pourcentage passant 0 30 32 1 2 110 270 530 33 1 6 110 170 35 2 5 110 110 1000 100 Annexe B AHALYSE GRANULONETRIOUE nbialdoovaoy haot H i Hr Au Se H ihia lis 1 ath a SABLE m ir D E i THE CH it E u AN o oe H glo ii Granulometries des Materiaux Filtrants Utilises S L von AFIION 4 tl 200 m ae St Arm mal im 2 100 er m ele ith 40 A Courbe granulom trique Sable 0 8 2 5 mm Hit NARDI Im HH ii i Go Wl IMA T Annexe C Pluviom tries Moyennes Journalieres D
3. 259 96DE egen u wylonale pour l Eau Potable et l Assainissement Centre collaborant de l OMS des eaux de forage Synth se des techniques exp riment es avec succ s par le CREPA 250 13828 Document technique N 1 1996 Premi re Edition 1996 Reproduction m me partielle Interdite sous quelque forme ou sur quelque support que ce soit sans l accord crit du CREPA Si ge LA DEFERRISATION DES EAUX DE FORAGE SYNTHESE DES TECHNIQUES EXPERIMENTEES AVEC SUCCES AU CREPA CREPA Centre R gional pour l Eau Potable 1996 et 1 Assainissement Faible Co t RARY IRC GUE sae 2558 AD In a 431 70 35 899 t ARCODE Lo RESUME Des informations recueillies aupr s des services charg s de l hydraulique au sud du Sahara r v lent un fort taux d abandon des forages cause des d sagr ments r sultant des fortes teneurs en fer dissous dans les eaux Plus de trois 3 ans durant les techniciens du Centre R gional pour l Eau Potable et l Assainissement faible co t CREPA ont travaill sur la mise en place de techniques simples et peu co teuses d limination du fer dans les eaux souterraines Ces ann es de recherche ont port sur deux 2 types d installations d limination du fer plus connus sous le nom Unit s de d ferrisation AF A ration Filtration et ADAF A ration D cantation Adsorption Filtration Le corps de l ouvrage type AF
4. Bureau d Etudes et de Coordination de Travaux d Assainissement Unit de Potabilisation Combifiltre 1988 British Geological Suriey Iron in Rural ground Water C Nagpur india Desinfection for small community water supplies CIR La filtration lente sur sable pour l approvisionnement en eau dans les pays en d veloppement S rie des documents techniques 11 Novembre 1981 CREPA Manuel de construction d exploitation et d entretien d une unit de d ferrisation D cembre 1992 Degr mont M mento technique de l eau 9 amp Edition Tome 1 1989 Degr mont M mento technique de l eau 9 Edition Tome 2 1989 Dr Ing C Toure Elimination de la pollution carbon e dans deux r acteurs biomasse fix e sur support de lat rite et quartz en conditions climatiques tropicales sah liennes Possibilit s et limites de r utilisation des effluents par l irrigation des sols locaux th se N 653 Lausanne EPFL 1986 ENSIC Trench in water treatment Technologies Environmental sanitation Reviews N 23 24 December 1987 ENSIC Application of microfiltration for Water and wastewater treatment Environmental sanitation reviews N 31 june 1991 ENSIC Water filtration Technologies for developing countries Environmental Sanitation Review N 12 December 1983 ENSIC Surface water filtration for rural areas Guidelines for design construction operation and maintenance 1982 F Ahmed Low cost iron removal for ha
5. 1 1 55 VI3 1 Crit res de Choix 55 V13 11 Crit res techniques 55 VI 3 1 2 Crit res Economiques 56 VI 3 2 Comparaison entre les Deux Variantes de l Unit type AF ccs ss 56 VI 3 3 Choix du Type d Unit 58 V1 3 3 1 Choix de l Unit par Rapport au Temps de Fonctionnement ENEE 59 V1 3 3 2 Choix de l Unit par Rapport la Facilit d Appropriation par les Communaut s de Base 60 V1 3 3 3 Choix de l Unit par Rapport la Qualit de l Eau NATA 60 vi Chapitre VIII CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS REFERENCES ANNEXES vii LISTE DES TABLEAUX Tableau 3 1 Caract ristiques des mat riaux n cessaires la construction de l unit de d ferrisation type ADAF Tableau 4 1 Caract ristiques des sables utilis s comme mat riaux filtrants dans les unit s de d ferrisation Tableau 5 1 Quantit d eau pomp e en moyenne par jour Tableau 6 1 Caract ristiques optimales des couches de mat riaux mettre en place dans le bassin d adsorption de l unit de d ferrisation type ADAF Tableau 6 2 Caract ristiques optimales des couches de mat riaux mettre en place dans le bassin de filtration de l unit de d ferrisation type ADAF Tableau 6 3 Caract ristiques optimales des couches de mat riaux mettre en place dans une unit de d ferrisation type AF fonctionnant de bas en haut Tableau 6 4
6. s Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e la sortie mgA as Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e la sortie mg l Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e la sortie mg l 93 0 77 0 5 0 2 8 0 4 0 1 94 0 74 0 2 8 1 2 0 3 0 1 98 0 92 0 5 7 2 5 0 5 0 2 Annexe F3 Unit Type AF de Boulbi a Teneur minimum mesur e la sortie mg lat ritique 2 2 4 Sable wis 08 0 5 mm 2 Gravier quartz n SION S N d 106 Gravier quartz Rendement maximum obtenu 25 50 mm Rendement minimum obtenu Gravier lat ritique 5 2 4 Sable 08 05 mm Gravier quartz 25 50 mm me Gravier quartz Rendement maximum obtenu ses 25 50 mm Rendement minimum obtenu aes Teneur maximum mesur e l entr e mg l EN N lat ntique Teneur minimum mesur
7. Caract ristiques optimales des couches de mat riaux mettre en place dans une unit de d ferrisation type AF fonctionnant de haut en bas Tableau 6 5 Co ts de r alisation des unit s de d ferrisation Tableau 6 6 r sum du choix de l unit en fonction de la teneur en fer total de l eau brute Vili LISTE DES FIGURES Figure 2 1 Etats du fer dans l eau Figure 2 2 Domaine privil gi de la d ferrisation biologique Figure 2 3 Sch ma du processus de d cantation verticale Figure 3 1 Vue en plan et coupe du dispositif de d ferrisation type AF en m tallique Figure 3 2 Vue en plan d un dispositif de d ferrisation type AF en b ton arm Figure 3 3 Coupe verticale d un dispositif de d ferrisation type AF en b ton arm Figure 3 4 Vue d ensemble d une unit de d ferrisation type ADAF Figure 3 5 Vue en plan de l unit type ADAF Figure 3 6 Coupes AA et BB de l unit type ADAF Figure 3 7 Sch ma d implantation de l unit de d ferrisation type ADAF Figure 3 8 Tuyau de prise d eau Figure 3 9 plaque de r partition de l eau dans le bassin de d cantation de l unit de d ferrisation Figure 4 1 Courbe d volution de la turbidit Figure 5 1 Evolution journali re de la quantit d eau pomp e Figure 6 1 Evolution de la teneur en fer total l entr e du pilote de d ferrisation de Balkui Ecole entre Avril et Septembre 1991 Figure 6 2 Hauteurs pluviom triques enregistr es ent
8. PAR LECREDA ENNEN 15 I11 1 Unit de D ferrisation Type 15 III 1 1 Description 15 1 2 Mise en oeuvre ss 19 117 2 Unit de D ferrisation Type ADAP 20 III 2 1 Description 111 2 1 1 Diff rentes Composantes de l Unit ADAF 20 2 11 Organes Annexes 23 111 2 2 Mise uvte ss eeeesseeesreeeeeeereeereeeecereceeceseee 27 111 2 2 1 Mat riaux de construction 27 111 2 2 2 Etapes de la construction 28 Chapitre IV CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX UTILISES DANS LE TRAITEMENT DES EAUX 35 NANA TEE 35 IV 2 Gravier Quartz 39 IV 3 Gravier Granitique 39 IV 4 Gravier Lat ritique ns 40 Chapitre V M THODOLOGIE rennes 41 VU Mise en Place des Couches de Granulats 41 V 2 42 Chapitre VI RESULTATS ANALYSE 47 VI 1 R sultats ss 47 VI2 Performance des Unit s 50 VI 2 1 Unit s de d ferrisation type 50 VI 2 2 Unit de d ferrisation Type AF 52 VI 3 Choix du Type d Unit de
9. Rendement minimum obtenu 57 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 8 1 Teneur minimum mesur e l entr e mg 2 3 Teneur maximum mesur e la sortie mg 1 9 Teneur minimum mesur e la sortie mg l 0 3 Rendement maximum obtenu 84 0 Rendement minimum obtenu 51 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 4 8 Teneur minimum mesur e l entr e mg l 2 1 Teneur maximum mesur e la sortie mg 1 2 Teneur minimum mesur e la sortie mg l 0 2 P riode du 3 10 90 au 30 10 90 Fonctionnement de haut en bas Rendement maximum obtenu 80 0 Rendement minimum obtenu 64 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 3 8 Teneur minimum mesur e l entr e mg l 1 1 Teneur maximum mesur e la sortie mgA 0 9 10 0 8 25 Teneur minimum mesur e la sortie mg l 0 1 Annexe F 1 Sable 08 2 5mm Gravier quartz do 10 25 mm Gravier lat ritque do 2 4mm Sable 2 08 25 do 10 25 mm Gravier lat ritique aa 2 4mm Sable 125 Ja 08 25mm 0 8 25 Unit de Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg Teneur minimum mesur e la sortie mg l Rendement maximum obtenu Rendement minimum
10. Sable de quartz 20cm g 0 8 2 H5 Gravier de quartz 25 50 mm Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur a l entr a mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e la sortie mg l 93 0 53 0 9 4 2 9 1 1 0 3 96 0 67 0 14 9 4 4 2 9 0 7 Annexe F4 Unit Type ADAF de Balkui Ecole 1 Bassin d Adsorptlon Bassin de Filtration 20 Sabie ET 20 cm g 0 8 2 Sable 20 cm Gravier granite 2 0 8 2 mm 1111 8 3 5 mm Gravier de quartz 15 cm Gravier granite 25 50 mm o 5 8 Rendement maximum obtenu 9 83 0 Rendement minimum obtenu 52 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 11 5 Teneur minimum mesur e l entr e mg l 2 9 Teneur maximum mesur e la sortie mg l 3 8 Teneur minimum mesur e la sortie mg 1 1 Annexe F5 P riode du 9 04 92 au 8 05 92 Bassin d Adsorption P riode du 8 05 92 ou 29 07 92 Bassin d Adsorption 10 25 mm 9 25 50 mm Gravier de quartz Unit Type ADAF de Bassin de Flitratlon Sable 9 0 8 2 mm Gravier de quartz 9 25 50 mm Rendement maximum obtenu 90 0 Rendement minimum obtenu 46 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 3 9 Teneur minimum mesur e l entr e mg l 1 2 Teneur max
11. che ou hivernale En effet suivant les heures de la journ e la pompe est plus ou moins sollicit e Cela se comprend ais ment quand on sait que les utilisateurs des unit s de d ferrisation sauf ceux de Dagnoin sont en milieu rural et ont des pr occupations bien sp cifiques en fonction des moments de la journ e 42 Chapitre 5 M thodologie Ainsi il y a eu le suivi de la fr quence d utilisation des unit s de d ferrisation Force est de reconna tre qu en moyenne tous les ouvrages pr sentent une fr quence d utilisation journali re similaire Ensuite elle a t ramen e la quantit d eau pomp e au cours des diff rentes heures de la journ e La p riode d observation se situe entre 6h00 et 19h00 et le tableau 5 1 ci dessous contient les r sultats des mesures de la quantit moyenne d eau pomp e par jour sur les forages quip s d unit s de d ferrisation Tableau 5 1 Quantit d eau pomp e en moyenne par jour Heures d observation Quantit d eau pomp e 06h00 07h00 02 4 5 07h00 08h00 17 15 08h00 09h00 49 05 09h00 10h00 38 6 5 10h00 11h00 25 95 11h00 12h00 21 25 12h00 13h00 00 05 13h00 14h00 00 05 14h00 15h00 00 05 15h00 16h00 43 3 S 16h00 17h00 37 65 17h00 18h00 35 9 S 18h00 19h00 04 75 1 S 1 seau de 10 litres L histogramme de la figure 5 1 ci dessous illustre bien cette variation de la consommation en fonction des heures de la jour
12. couche de sable de 20 cm d paisseur avec une granulom trie de 0 8 2 mm La couche de gravier quartz de 15 cm d paisseur lui sert de support d une part et de protection pour le bout du tuyau de prise d eau contre l admission de particules fines de sable dans l eau trait e d autre part VI 2 2 Unit de d ferrisation Type AF Les meilleurs rendements ont t obtenus avec le quartz et le gravier lat ritique combin s au sable Ainsi les r sultats de l tude ont permis de d terminer les dimensions optimales granulom tries des mat riaux et paisseurs des couches qui assurent le traitement le plus efficace dans l unit de d ferrisation type AF en fonction du mode de fonctionnement Le gravier quartz de granulom trie comprise entre 2 5 cm et 5 cm est toujours utilis la fois dans la zone d a ration c est dire 5 M ou derni re couche en comptant partir du fond et comme support la couche de sable c est a dire 1 re couche qui se trouve tout fait au fond de l unit de d ferrisation Lorsqu il est utilis dans la zone d a ration l paisseur de la couche de gravier quartz est de 20 cm Par contre cette paisseur est de 10 cm lorsque le gravier quartz est utilis comme 1 couche dans l ouvrage Les valeurs optimales ainsi obtenues pour les autres couches 2 me 3 me et 4 me couches figurent dans les tableaux 6 3 et 6 4 ci dessous respectivement lorsque l unit fonctionne de bas en ha
13. e l entr e mg l 2 5 8 Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur maximum mesur e l entr e mg l Y Gravier lat ritique Teneur minimum mesur e l entr e mg l SS 5 8mm Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e la sortie mg l 77 0 57 0 3 7 1 2 0 5 0 9 68 0 42 0 4 8 2 1 1 6 0 8 Annexe F4 Bassin d Adsorption Gravier quartz a 10 25 Unit Type ADAF de Balkui Ecole Bassin de Filtration Sable g 08 25m Gravier quartz 25 50 mr 25 50 mr Rendement maximum obtenu 90 0 Rendement minimum obtenu 43 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 5 2 Teneur minimum mesur e l entr e mg l 2 5 Teneur maximum mesur e la sortia mg l 1 6 Teneur minimum mesur e la sortie mg l 0 6 P riode du 31 01 91 au 4 04 91 Bassin d Adsorption Bassin de Filtration Gravier quartz Sable e 10 25 mm Gravier de quart 25 50 mm 2 0 8 2 5 Gravier de quartz a 25 50 mm Rendement maximum obtenu 87 0 Rendement minimum obtenu _ 60 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 6 0 Teneur minimum mesur e l entr e mg l 2 1 Teneur maximum mesur e la sortie mg l _ 1 2 Teneur minimum mesur e la sortie mg l 0 4 Periode du 4 04 91 au 14 06 91 Bassin d Adsorption Bassin de Filtration Giravier quartz Sable g 10 25 mm g 0 8 2 mm Gravie
14. e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e la sortie mg l 96 0 82 0 12 3 2 8 2 1 0 2 98 0 91 0 11 6 3 2 2 3 0 4 98 0 94 0 6 3 2 1 0 4 0 1 Annexe F2 Unit Type AF de Balkui Village ut Gravier quartz Rendement maximum obtenu 88 0 BE 25 50 mm Rendement minimum obtenu 73 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 3 7 EN rer de granite Teneur minimum mesur e l entr e mg l 1 2 SEN 5 8mm Teneur maximum mesur e la sortie mg l 0 5 SE Teneur minimum mesur e la sortie mgA 0 9 Gravier lat r t que ER N 2 4mm Sable do 08 0 5 mm Ey Gravier quartz _ 25 50mm Le Dada j d d ut Gravier quartz Rendement maximum obtenu 78 0 DEA 25 50 mm Rendement minimum obtenu 56 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 2 7 NN lat riique Teneur minimum mesur e l entr e mg l 1 3 SE N SS 5 8mm Teneur maximum mesur e la sortie mg l 0 9 NS SC Teneur minimum mesur e la sortie mg 0 2 Graver de granite N 2 4 Sable Jo 08 0 5 mm 79 25 50 Annexe F3 Unit Type de Boulbi Rendement maximum obtenu 9 Rendement minimum obtenu 4 Sable Teneur maximum mesur e l entr e mg l 08 25mm Teneur minimum mesur e l entr e mg l Gravier quartz Teneur maximum mesur e la s
15. 2 4 mm Sable 08 05 mm Gravier quartz 25 50 mm _ _ 22 _ _ LD BI Gravier quartz Rendement maximum obtenu 82 0 25 50 mm Rendement minimum obtenu 59 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 3 7 28 em Gravier de granite Teneur minimum mesur e l entr e mg l 1 2 8 5 8mm Teneur maximum mesur e la sortie mg l 0 5 Teneur minimum mesur e la sortie mg 0 9 20 cm Gravier lat ritique N 18 2 4 mm 15 cm Sable 08 05 mm ae Gravier quartz la 25 50 mm Annexe F2 Gravier quartz HDN 25 50 mm z SC I lat ritique ALS 5 8 mm Graver de granite 9 2 4 Gravier quartz 9 25 50 mm Sable 08 25 c Gravier quartz EM o 25 50 mm 9 08 05mm Graver quartz 25 50 mm Unit Type AF de Balkui Village Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e la sortie mg ut Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e a la sortie mgf Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l
16. DES UNITES Au cours de cette tude plusieurs configurations de structure de couches de mat riaux install es dans les unit s ont t exp riment es Les l ments ayant fait l objet d exp rimentation sur les unit s sont la nature des mat riaux la granulom trie des mat riaux utilis s l paisseur des couches et enfin le nombre des couches de mat riaux Les r sultats obtenus pour chacune des unit s au cours des diff rentes campagnes de mesure sont consign s en Annexe F V1 2 1 Unit s de d ferrisation type ADAF Elles ont t install es au Burkina Faso l cole de Balkui et aux villages de Basseko et Boulbi Il est prouv que le gravier quartz sur lequel repose le sable du bassin de filtration ne joue qu un r le de support Par contre l effet combin des graviers quartz granite lat rite utilis s dans le bassin d adsorption et du sable du bassin de filtration sur le traitement donne de bons rendements en respectant certaines paisseurs et granulom tries pour chaque type de mat riaux L tude a permis ainsi de d terminer les dimensions la granulom trie la nature et l paisseur des couches de mat riaux qu il convient d adopter au sein du bassin d adsorption afin d obtenir un traitement efficace Le tableau 6 1 ci dessous contient les caract ristiques des mat riaux mettre en place dans le bassin d adsorption de l unit de d ferrisation type ADAF afin d obtenir un rend
17. NS SV RSS as cm NS 0 5 8mm 0 8 2 mm WES co NN Gravier de quartz 9 25 50 mm Rendement maximum obtenu 97 0 Rendement minimum obtenu 65 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 9 8 Teneur minimum mesur e l entr e mg l 3 9 Teneur maximum mesur e la sortie mg 1 4 Teneur minimum mesur e la sortie mg 0 2 Bassin d Adsorptlon Bassin de Filtration _ 22 Sable de quartz 9 0 8 2mm Gravier de quartz AS OS WEEE se Gravier lat ritique AL SS Gravier de lat rite Ne N 9 2 4mm SEEN _ 2 4mm 9 25 50 mm Rendement maximum obtenu 99 0 Rendement minimum obtenu 64 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 12 4 Teneur minimum mesur e l entr e mg l 2 5 Teneur maximum mesur e la sortie mg l 2 3 Teneur minimum mesur e la sortie mg 0 1 Annexe F4 Bassin d Adsorption Gravier lat ritique 2 3 5 mm 5 8 mm Bassin d Adsorption Gravier lat ritique 0 3 5mm 0 5 8 Unit Type ADAF de Balkui Ecole Bassin de Flitratlon Sa WG Gravier de lat rite Sable de quartz 0 8 2 Gravier de quartz 9 25 50 mm Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e la sortie Bassin de Filtration 20 cm
18. bassins de filtration et d adsorption est en briques creuses de 10 cm d paisseur les autres sont en parpaings pleins de 15 cm La construction des parois se fait en plusieurs tapes 1 pose de la premi re rang e de parpaings pleins 2 pose des tuyaux qui assurent la jonction entre les bassins de d cantation et d adsorption 3 l vation des murs jusqu la troisi me rang e 4 premier cr pissage il se fait sur une paisseur d au moins 2 cm l int rieur des bassins partir d un mortier pr par avec 1 sac de ciment pour 2 brouettes de sable L paisseur de la chape appliqu e sur le fond est de 5 cm pour les bassins de d cantation et de filtration et de 10 cm pour le bassin d adsorption 5 pose du tuyau de prise d eau trait e 6 mise en oeuvre du syst me d a ration au niveau du bassin de d cantation elle se fait en laissant trois espaces de 5 cm chacun entre les parpaings sur la longueur de la derni re rang e du bassin Ces espaces seront par la suite recouverts de grillage en fer pour emp cher l intrusion d insectes ou de petits animaux dans l unit 31 Chapitre 3 Unit s de D ferrisation Exp riment es par le CREPA 7 cr pissage ext rieur soign de l ouvrage V rification de l tanch it de l installation Avant de finaliser la construction de l unit on v rifie l tanch it des ouvrages Pour cela on remplit les bassins d eau et l on observe la variation du niveau au
19. de Eau Le point correspond la valeur limite de turbidit acceptable dans l eau filtr e apr s le temps de fonctionnement de l unit de d ferrisation Ce ph nom ne d augmentation de la turbidit de l eau filtr e s accentue avec le colmatage progressif du filtre Il est le r sultat de l admission de fines particule de fer dans l eau filtr e Durant la p riode d tude deux fourchettes de granulom trie de sable ont t exp riment es la premi re de 0 8 mm 2 mm et la seconde de 0 8 mm 2 5 mm Les param tres caract ristiques des mat riaux filtrants analyser pourraient englober la taille effective des grains diam tre effectif le coefficient d uniformit e la densit relative e la masse unitaire s che maximale et minimale e la porosit maximale et minimale la forme des grains angulaire ou ronde e la friabilit qui permet de choisir les mat riaux susceptibles d tre utilis s en filtration sans risque de production de d bris fins pendant les op rations de lavage e la perte l acide ce param tre ne doit pas tre tol r lorsqu il est important dans une eau susceptible de contenir du gaz carbonique agressif ou toute acidit min rale e la masse volumique des grains constituant le milieu filtrant les masses volumiques apparentes dans l air et l eau L analyse de ces diff rents param tres conduirait une recherche beaucoup plus pouss e
20. gravier contenu dans le second f t Par contre lorsqu elle fonctionne de bas en haut la base du 1 F f t est ferm et l eau a r e est canalis e par une conduite vers la base du second f t 2_ zone de filtration elle est constitu e d un f t de 200 litres Ces deux zones sont reli es entre elles par un syst me d assemblage et d accessoires form s de tuyaux de vannes et autres l ments de plomberie 111 2 UNITE DE DEFERRISATION TYPE ADAF 1112 Description Comme son nom l indique ce dispositif de d ferrisation int gre quatre tapes de traitement qui sont l A ration la D cantation l Adsorption et la Filtration d o l appellation d unit type ADAF Ces proc d s ont lieu dans des zones reparties entre la superstructure essentiellement en ma onnerie et les compartiments annexes La figure 3 4 ci dessous pr sente une vue en perspective de l unit de d ferrisation type ADAF 111 2 1 1 Diff rentes Composantes de l Unit ADAF L unit de d ferrisation type ADAF comporte les composantes suivantes Fig 3 4 20 Chapitre 3 Unit s de D ferrisation Exp riment es par le CREPA le canal d alimentation il est fait de t le perfor e sur toute sa surface lat rale afin de favoriser une a ration efficace de l eau brute Il repose d un c t sur le tuyau d exhaure de la pompe qui l alimente et de l autre c t il s emboite dans le couvercle du bassin de d cantation l a
21. il est question d installer une unit type AF pour le traitement de l eau Pour ce qui est des couches de mat riaux utilis es afin d obtenir un traitement efficace on recommande la mise en place de 2 couches de graviers dans le bassin d adsorption de l unit de d ferrisation type ADAF les dimensions sont d finies dans le tableau 6 1 l utilisation d une couche de sable de 20 cm d paisseur avec une granulom trie de 0 8 2 mm dans le bassin de filtration de l unit de d ferrisation type ADAF l utilisation d une couche de gravier quartz grossier comme support de la couche de sable dans le bassin de filtration de l unit de d ferrisation type ADAF l installation de l unit de d ferrisation type AF avec fonctionnement de bas en haut lorsque ce type d unit est choisi pour le traitement de l eau enfin le choix de l unit de d ferrisation type ADAF lorsque les moyens financiers le permettent 65 REFERENCES A Maul ct al Strat gies d chantillonnage pour analyse microbiologique sur r seaux de distribution d eau M thodes et programmes informatiques 1989 American Water works Association Simplified procedures for Water examination Laboratory manual 1975 B Pibgnma Etude exp rimentale et mobilisation des transferts verticaux d eau en milieu poreux non satur application la recharge des nappes de socle en climat soudano sahclien Rapport de th se f vrier 1993
22. l coulement de l eau partir de la sortie de la zone d a ration Ce qui fait que l agencement des couches de la structure filtrante est invers lorsque l on passe d une variante l autre Les r sultats de l tude montrent que la seconde variante est plus performante que la premi re 56 Chapitre 6 R sultats Analyse L efficacit du traitement dans cette seconde variante s explique ais ment En effet les deux variantes comportent des couches de granulats identiques en nombre en paisseur et en dimensions Dans le fonctionnement de la 1 re variante l eau a r e retombe directement sur le gravier lat ritique ou granitique et la travers e des autres couches se poursuit de haut en bas jusqu la filtration Au cours du traitement les flocs les plus grossiers sont arr t s par les premi res couches de mat riaux et les plus fins sont entra n s en profondeur jusqu la couche de sable La grosseur des flocs aidant ce parcours descendant se fait plus rapidement Dans cette op ration tous les flocs dont la densit est sup rieure celle de l eau se d posent Ces ph nom nes d lectromagn tisme se produisant entre la surface des grains de graviers et les particules de fer conduisant la formation de films par adsorption la surface des grains combin s au d p t des grosses particules la surface de la structure filtrante entra nent le colmatage progressif des interstices des couches de gravier et de sa
23. obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e la sortie mg l Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e la sortie mg l Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg Teneur minimum mesur e la sortie mg l 82 0 55 0 4 2 1 3 1 1 0 1 90 0 53 0 2 7 1 3 0 4 0 2 80 0 52 0 2 7 1 4 0 3 0 2 89 0 59 0 2 4 1 4 0 3 0 1 Annexe F 1 Unit Type AF de Dagnoen Gravier quartz Rendement maximum obtenu ver lat riique Rendement minimum obtenu 2 2 4mm Teneur minimum mesur e l entr e mg l Sable Teneur minimum mesur e la sortie mg l 6 08 2mm Gravier quartz a 10 25 mm Rendement maximum obtenu Gravier lat ritique Rendement minimum obtenu lio 5 8 mm Teneur maximum mesur e l entr e mg l 2 4 mm Teneur minimum mesur e l entr e mg l jo 08 2 mm Gravier quartz da 10 25 mm Rendement maximum obtenu Graver lat ritque Rendement minimum obtenu 2 4mm T
24. peut tre m tallique f t de 200 litres ou en b ton arm Il est vident que le m tallique au besoin peut tre facilement d plac d un forage un autre Quant l unit ADAF elle est faite principalement de parpaings pleins Au total six 6 sites de recherche ont t implant s raison de trois 3 par types d unit Hormis le site de Dagno n type AF tous les autres sont dans des villages situ s moins de 10 km de la ville de Ouagadougou capitale du Burkina Faso Les tudes ont permis de d terminer la granulom trie la nature ainsi que les hauteurs des diff rentes couches de mat riaux sable gravier pour chaque type d unit afin d obtenir un rendement optimum Avec ces configurations les taux d abattement du fer total atteignent 98 La temps qui s pare deux 2 lavages cons cutifs de l unit a t estim 6 semaines au maximum pour l unit de d ferrisation type AF de 4 6 semaines pour l unit de d ferrisation type ADAF Le temps relativement long dans le cas du type ADAF s explique par la pr sence du bassin de d cantation qui joue un grand r le dans l abattement du fer total Les co ts estimatifs de la construction des ouvrages sont 160 000 francs CFA pour l unit de d ferrisation type soit l quivalent de 320 US 200 000 francs CFA pour l unit de d ferrisation type ADAF soit l quivalent de 400 US Le choix de telle o
25. sizes the nature and the height of the different layers of materiels sand and gravel for each type of unit in order to obtain a optimum efficiency With the configurations set up the rates of iron removal reach 98 The period of time between 2 consecutive unit cleansings has been estimated to 4 weeks at the most for the AF type unit e 6 to 8 weeks for the ADAF type unit iii The relatively long period of time for the ADAF type unit is due to the presence of the settling basin which plays a very important role in the removal of iron The estimated costs of the construction are CFA 160 000 francs 320 00 US for the AF type unit CFA 200 000 francs 400 00US for the ADAF type unit The choice to use one unit or another depends on the concentration of iron in groundwater The results show that for iron concentration lower than 5 mg l the AF type unit is recommended whereas for iron concentration higher than 10 mg l the ADAF type unit should be used TABLE DES MATIERES Pages Chapitre I INTRODUCTION 1 Chapitre APER U BIBLIOGRAPHIQUE 5 II 1 G n ralit s 5 11 2 Etats Naturels du Fer 6 11 3 Proc d s Courants de D ferrisation 7 11 4 Description du Processus de 10 Chapitre III UNITES DE DEFERRISATION EXPERIMENTEES
26. sur le mat riau Nous nous sommes alors appesantis sur les param tres essentiels qui caract risent un mat riau filtrant le diam tre effectif et le coefficient d uniformite Le diam tre effectif De ou taille effective Te correspond la grosseur des ma lles du tamis qui laisse passer 10 de la masse de l chantillon de sable Le coefficient d uniformite 37 Chapitre 4 Caract ristiques des Mat riaux Utilis s dans le Traitement de l Eau Cu est le rapport entre le diam tre qui laisse passer 60 des particules de sable et celui qui en laisse passer 10 Le tableau 4 1 ci dessous pr sente les valeurs des param tres mesur s sur les deux types de sable utilis s comme mat riaux filtrants Leurs courbes granulom triques sont consign es en Annexe B Tableau 4 1 Caract ristiques des sables utilis s comme mat riaux filtrants dans les unit s de d ferrisation PARAMETRES Diam tre Diam tre Taille Coefficient laissant laissant Effective d Uniformite passer 10 passer 60 Te Cu d60 d10 mm mm mm Sable de granulom trie 0 9 1 26 0 9 1 40 comprise entre 0 8 et 2 mm Sable de granulom trie 0 9 1 32 0 9 1 40 comprise entre 0 8 et 2 5 mm Pour un fonctionnement ad quat du filtre il est souhaitable que le coefficient d uniformit soit inf rieur 1 6 On peut accepter des valeurs allant jusqu 1 8 Degr mont tome 1 1989 Ainsi les deux types de sable utilis s comme mat riaux filtra
27. 18 03 91 2 13 4 04 91 2 90 12 04 91 2 14 18 04 91 3 00 2 05 91 7 20 28 05 91 7 50 31 05 91 8 80 6 06 91 10 15 14 06 91 9 10 5 07 91 11 60 11 07 91 8 55 22 07 91 12 55 25 07 91 6 45 1 08 91 27 50 6 08 91 33 50 9 08 91 15 75 12 08 91 19 30 16 08 91 20 50 19 08 91 30 20 22 08 91 26 10 3 09 91 28 40 Annexe E Coupes G ologiques des Terrains ANNEXE E 1 Coupe g ologique du forage de Dagnoen AUSHINA ASC rene ce Se FICHE CEACRACE 5 MRECTION DES FENI FURAGEE El NCL ES 7 SC m A en 4 MP nrannsanre QUAGA gt i Sout rrefecture suaca unes ba i Canton 2canon Sema Fu Comment i N INVENTAIRE Village De 700 000 DES RESSOURCES YYCRAUICUES Ueo dt rsson ar Phom aerenne Date qu d out travaux _ 190735 Proprretaire Pore Znncies S Maitre d uvre HER fature Scone concasse tram Entrepnse HER 2 8 ca machme 70 45 Sondeur SOUREIMA NIGNAN Pinancement Prat Zoncc en Date de la fin ces rivaux 20 77 36 Squwement oer lisse 23m cr pine a Couce amp Profonceur Couce tecnnicue geora DESCAFTION GECLOGICUE NE Observanons gaue i 1 10129501401 2969174301001 1011 11 1000 grew an t layenitiques 9 7 8 1 Nota DS qna ta Alrquerauge Di E arg ie ictermicue brun E USCH 30 222 2 1 ll Oj Ets CACA 36 St
28. ATE Pluviom trie mm DATE Pluviom trie mm 14 04 90 9 8 23 09 90 10 6 27 04 90 3 7 26 09 90 24 1 6 05 90 68 3 10 90 212 10 05 90 12 7 17 04 91 3 3 20 05 90 214 27 04 91 4 7 24 05 90 15 6 05 91 27 30 05 90 37 5 15 05 91 3 2 5 06 90 3 3 16 05 91 7 6 12 06 90 16 7 24 05 91 23 4 16 06 90 30 5 27 05 91 48 18 06 90 74 29 05 91 33 3 24 06 90 13 1 1 06 91 15 3 25 06 90 11 3 3 06 91 11 5 30 06 90 74 12 06 91 5 4 5 07 90 1 0 15 06 91 19 4 11 07 90 10 5 20 06 91 294 13 07 90 25 8 23 06 91 21 4 14 07 90 2 1 30 06 91 _ 175 15 07 9 2 8 07 91 10 4 22 07 90 34 7 9 07 91 2 6 23 07 90 114 17 07 91 _ _ 478 25 07 90 54 18 07 91 40 27 07 90 213 21 07 91 7 1 31 07 90 8 3 22 07 91 10 4 6 08 90 28 7 25 07 91 56 4 9 08 90 48 2 29 07 91 24 0 14 08 90 8 5 31 07 91 16 4 15 08 90 1 2 8 08 91 8 2 18 08 90 37 0 11 08 91 45 0 25 08 90 40 8 14 08 91 46 28 08 90 34 0 15 08 91 2 25 29 08 90 12 8 16 08 91 7 6 2 09 90 9 2 18 08 91 38 6 7 09 90 15 8 20 08 91 15 3 11 09 90 53 23 08 91 20 9 14 09 90 16 4 26 08 91 37 8 16 09 90 25 0 27 08 91 18 1 5s Annexe D Teneurs en Fer Total TABLEAU DES TENEURS EN FER TOTAL DE L EAU BRUTE AU NIVEAU DU FORAGE DE L UNITEDE DEFERRISATION DE BALKUI ECOLE PENDANT LA PERIODE D OBSERVATION PLUVIOMETRIQUE DATE TENEUR EN FER TOTAL mg l 10 12 90 2 50 12 12 90 3 90 17 12 90 3 75 19 12 90 5 20 4 01 91 4 16 17 01 91 4 00 31 01 91 4 80 12 02 91 6 00 20 02 91 3 55 14 03 91 2 10
29. Faso Annexe Photographie des Unit s de D ferrisation ANNEXE A 3 Unit de D ferrisation type ADAF Balkui Ecole Burkina Faso Annexe B Granulom tries des Mat riaux Filtrants Utilises ANNEXE B 1 Analyse Granulom trique du Premier Type de Sable 0 8 2 mm Module N 30 Ouverture du tamis mm 0 8 Poids de tare refus g 325 Poids de la tare g 85 Poids du mat riau g 240 Poids du mat riau de diam tre inf rieur l ouverture du tamis 0 Passing en g Pourcentage passant 0 31 10 365 85 280 240 24 32 12 395 85 310 520 52 33 1 6 255 85 170 830 2 0 85 1000 100 Annexe B Granulom tries des Mat riaux Filtrants Utilis s ln d tr Se ut rou oi t A Ka iij y d Di Fo eg CS pm 5 E Hee Bea Loi Cu A a a Lota Se o JE hl Al gt 58 a N 5 I jji ie Cache e a E L o 3 KC Ag e co E 2 1 E 1 E Je 21 SE UE GL rr KE D UR pu Su ie d hi En il E H il E 2 ae H H d al E gt Th m Ki z um 1 E _ E i 5 dl a bb S e ID 2
30. ble C est la rapidit avec laquelle ce ph nom ne de colmatage se produit qui d termine le temps de fonctionnement de l unit L tude a fait ressortir que ce ph nom ne de colmatage est en moyenne 2 3 fois plus lente dans la seconde variante de l unit type AF Pour mieux comprendre la performance de cette seconde variante il suffit d examiner le circuit de l eau a r e partir de la sortie de la zone d a ration En effet l eau a r e au lieu de retomber directement sur le gravier est canalis e vers le fond de l unit A partir de l commence un mouvement d ascension travers les diff rentes couches de mat riaux Les m mes ph nom nes d lectromagn tisme d attraction mol culaire et de filtration observ s dans le fonctionnement de la premi re variante s y produisent galement la diff rence que l eau est moins charg e dans la seconde variante Deux observations fondamentales s imposent ici l eau la sortie de la zone d a ration poursuit son mouvement descendant puis subit un brusque changement du sens de l coulement d s qu elle 57 Chapitre 6 R sultats Analyse arrive au fond de l unit lui conf rant ainsi un mouvement ascendant avec une vitesse plus faible la zone de tranquillisation am nag e au fond de l unit sert de site de d p t pour les flocs dont la densit est sup rieure celle de l eau entra nant par la m me occasion une diminution de la charge de l eau traversant l
31. bout de 24 heures Mise en place des accessoires Par accessoires il faut entendre ici la plaque de r partition de l eau dans le bassin de d cantation Fig 3 9 les couvercles les dispositifs d alimentation de l unit et les mat riaux filtrants plaque de r partition de l eau il s agit d une feuille de t le de 2 mm d paisseur perfor e sur toute sa surface Elle est quip e d un cadre en pour renforcer les bords Elle a une longueur de 85 cm et une largeur de 14cm 32 Chapitre 3 Unit s de D ferrisation Exp riment es par le CREPA 16 cm 5 cm 5 cm o Y EEE a Coupe transversale 4 85 cm gt b Coupe longitudinale Fig 3 9 plaque de r partition de dans le bassin de d cantation de l unit de d ferrisation couvercles de l unit ils sont au nombre de deux un pour couvrir le bassin de d cantation et l autre pour couvrir les bassins d adsorption et de filtration Ils sont confectionn s en m tal dispositifs d alimentation de l unit il s agit essentiellement du canal d alimentation de l unit et du tuyau d exhaure de la pompe mise en place des mat riaux filtrants elle consiste mettre en place dans les bassins les granulats sable gravier dans les proportions requises cf chapitre VI Chapitre 3 Unit s de D ferrisation Exp riment es par le CREPA rer mise en place de bouchons de fermeture des tuyaux de vidange s assurer que les d
32. calcium sont utilis s Au cours de ces ann es de recherche nous avons tudi l impact sur la qualit de l eau trait e des facteurs suivants changement de l emplacement des couches de granulats variation de la granulom trie des mat riaux des diff rentes couches 41 Chapitre 5 M thodologie variation de la hauteur des couches de granulats suppression ou rajout d autres couches de granulats essentiellement les couches de gravier changement du sens de l coulement de l eau travers les couches de granulats cela concerne uniquement l unit type combinaison de deux ou plusieurs de ces points ci dessus mentionn s V 2 ECHANTILLONNAGE La qualit de l chantillonnage est fondamentale pour valuer le traitement efficace de l eau Des erreurs sont souvent produites au cours de l chantillonnage Ainsi l augmentation du nombre d analyses entra ne une r duction de l erreur totale sur les mesures jusqu une certaine De ce fait il est plus utile de faire un seul dosage sur deux chantillons qu un dosage en double sur un chantillon il est plus utile de faire un dosage sur trois chantillons qu un dosage en double sur deux chantillons C est ainsi que le plan d chantillonnage retenu a t tabli de mani re tenir compte d un seul facteur ext rieur au syst me la quantit d eau pomp e Ce facteur est indissociable de l heure de pr l vement et de la p riode saison s
33. cessus d cantation verticale D gremont tome 1 1989 Il appara t sur la figure ci dessus que tous les flocons ayant un diam tre sup rieur ou gal d seront d cant s Pendant tout le processus de d cantation la floculation se poursuit et la vitesse de s dimentation des particules augmente Il est important de noter ici que la zone de d p t des particules d cant e va du fond du bassin de d cantation la base du bassin d adsorption Le parcours ascendant que l eau d cant e entame l entr e du bassin d adsorption favorise le d p t des flocons du fait que leur densit est sup rieure celle de l eau 13 Chapitre 3 Unit s de D ferrisation Exp riment es par le CREPA III UNITES DE DEFERRISATION EXPERIMENTEES PAR LE CREPA UNITE DE DEFERRISATION TYPE 111 1 1 Description L unit de d ferrisation type AF comporte deux principales parties une zone d a ration et une de filtration Le corps de l unit peut tre m tallique Fig 3 1 ou en b ton arm Fig 3 3 La variante en b ton arm a l inconv nient d avoir un co t de construction lev L unit m tallique pr sente des avantages suivants co t de construction moins lev facilit d ex cution possibilit de d placer facilement l unit d un site un autre entretien et maintenance plus faciles les l ments constitutifs de l unit sont d montables possibilit de doter l
34. cm pour permettre la circulation de Yair Le brassage des filets liquides contribue leur a ration Ceci constitue en fait la zone d a ration de l unit de d ferrisation type AF Le fond de ce f t peut tre ferm ou ouvert selon que la filtration se fait de bas en haut ou inversement un second f t de 120 cm de haut se situe juste en dessous du premier d crit ci dessus Il contient les granulats qui constituent la structure filtrante compos e de graviers et de sable L ensemble repose sur du gravier quartz grossier identique celui contenu dans le premier f t d en haut et servant de mat riaux filtrants le tout support par un grillage identique celui du premier f t La succession des couches composant cette structure filtrante est fonction du sens d coulement de l eau qui se fait des l ments plus grossiers vers les plus fins Les diff rentes couches sont s par es les unes des autres par du grillage en poly thyl ne qui les emp che de se m langer lors du fonctionnement Le f t comporte sa base trois trous de vidange de 3 cm de diam tre chacun quidistants et ferm s par des bouchons Chapitre 3 Unit s de D ferrisation Exp riment es par le CREPA une canalisation en tube galvanis relie les deux f ts par un syst me de raccordement facilitant le d montage et le remontage de l unit selon le mode de fonctionnement souhait filtration de bas en haut ou vice versa des bouchons de fixation permet
35. dations VII CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS Pendant des d cennies la politique g n rale de l hydraulique villageoise de la plupart des pays africains au sud du Sahara s est repos e sur deux l ments le forage et le puits grand diam tre A cause du processus naturel de filtration de l eau travers le sol pour atteindre la nappe aquif re l eau souterraine est de meilleure qualit par rapport celle de surface Malheureusement des milliers de forages ont t abandonn s cause de la forte teneur en fer de leurs eaux amenant ainsi les populations b n ficiaires de ces points d eau se rabattre sur les sources d eau traditionnelles avec tous les risques de contamination qui y sont associ s Les populations rurales et p riurbaines de ces pays sont ainsi confront es au probl me d approvisionnement en eau 2 niveaux la quantit et la qualit Lorsque le forage est abandonn pour cause de teneurs lev es en fer la mise au point des unit s de d ferrisation est salutaire L installation d une unit de d ferrisation sur un forage abandonn quip d une pompe manuelle permet d conomiser plusieurs millions de francs CFA sur le creusage d un nouveau forage Sur le plan sanitaire l unit permet des communaut s enti res d tre l abri de certaines maladies d origine hydrique Dans la plupart des cas o les forages ont t abandonn s pour cause de teneur lev e en fer les usager
36. de l unit provoque le passage du fer ferreux apr s oxydation l tat ferrique Puisqu l tat ferrique les conditions du milieu ne sont pas favorables sa solubilit il se produit alors un ph nom ne d agglom ration des particules 54 Chapitre 6 R sultats Analyse D non solubles de fer pour former des flocs qui se d posent la surface de la structure filtrante Ce d p t de boue s paissit au fur et mesure de l utilisation de l unit et finira par constituer une sorte de filtre cause des gros flocs La propri t du gravier lat ritique de fixer sa surface des ions m talliques appel e adsorption permet d arr ter une bonne partie des fines particules se trouvant dans l eau traversant la couche de graviers VI 3 CHOIX DU TYPE D UNITE DE DEFERRISATION En plus des caract ristiques des couches filtrantes le choix du type d unit de d ferrisation constitue l un des r sultats les plus importants de cette tude En effet dans ce chapitre il s agit de r pondre la question suivante laquelle des unit s type ADAF ou AF convient le mieux dans l limination du fer d une eau ayant une teneur donn e en fer Notons que l unit type AF comporte deux variantes se diff renciant fondamentalement par le sens de l coulement dans la structure filtrante flux vertical de haut en bas pour la premi re variante et de bas en haut pour la seconde VI 3 1 Crit res de choix VI 3 1 1 Crit res technique
37. e avec deferrisation biologique 100 difficilement r glable 55 6 Domaine de stabilit de l ion ferreux 100 Fig 2 2 Domaine privil gi de la d ferrisation biologique D gremont tome 2 1989 Parmi les diff rents proc d s de d ferrisation nonc s pr c demment seulement deux ont t exp riment s au CREPA s agit de A ration Filtration AF qui est un proc d de d ferrisation sans d cantation A ration D cantation Adsorption Filtration ADAF qui n est autre qu une modification du premier en intercalant les processus de d cantation et d adsorption entre l a ration et la filtration 11 4 DESCRIPTION DU PROCESSUS DE DEFERRISATION Le principe de fonctionnement des unit s de d ferrisation repose essentiellement sur les propri t s chimiques du fer dans l eau d une part et 10 Chapitre 2 Aper u Bibliographique NN d autre part sur les caract ristiques physiques des granulats utilis s pour le traitement Il faut remarquer que le fonctionnement des unit s exp riment es au CREPA ne n cessite pas l utilisation de r actifs chimiques pendant le processus de traitement Les deux unit s ont deux tapes en commun l a ration et la filtration L a ration constitue le premier stade du traitement Elle est bas e sur l oxydation du fer divalent par l oxyg ne de l air La pr sence du gravier quartz grossier dans la zone d a ration de l unit type AF par exemple a p
38. e de d cantation dans l unit type ADAF cf Fig 3 5 et 3 6 En moyenne le temps de fonctionnement obtenu est de 2 5 mois en moyenne pour l unit type ADAF alors que ce temps ne d passe pas 1 mois au maximum pour la 2 me 59 Chapitre 6 R sultats Analyse variante de l unit type AF L appr ciation du ph nom ne de colmatage qui d termine le temps de fonctionnement se fait par le suivi du d bit de l eau trait e qui volue en d croissant et de la teneur en fer total de l eau trait e qui devient plus importante que celle de l eau brute Ce sont ces observations qui constituent les signes d un colmatage pouss VI1 3 3 2 Choix de l Unit par Rapport la Facilit d Appropriation par les Communaut s de Base Des deux mod les d unit de d ferrisation il appara t que l unit type ADAF demeure la plus facile ma triser par les populations vivant en zones rurales et p riurbaines En effet cette unit n cessite tr s peu de mat riaux et mat riels import s pour sa r alisation Elle est construite en ciment alors que la construction de l unit type AF n cessite le recours d ouvrier sp cialis en soudure ce qui n est pas toujours possible en zone rurale La variante AF en b ton arm est d un co t inaccessible pour les populations d munies car elle co t environ 1 500 000 fCFA US 3000 00 V1 3 3 3 Choix de l Unit par Rapport la Qualit de l Eau Trait e Trois intervalles de valeur
39. eg aki f E PA u fissure 2 2 9 6 A l 22222225 d EL 22228 Ca gt CA gt p ante san 22222222212 a E 22222222 4 gt 127 TFT TE 68 428257 151 Q lt R0m7h 54 46m so 151 Janin 3716 3140 ga 3740 so VEs40m NS stim Vol gravrer 7S0t 66 x Forage N 51 20m Annexe E Coupes G ologiques des Terrains ANNEXE E 2 Coupe g ologique du forage de Balkui Ecole RAULICUES s RESSOURCES HYDRAULIOU ne Abr Lonqgige AT es O enla A 2 PE ee ee AMM Sous rrefectune 3 _ a deeg KC TITIN Canton a DL x yon INVENTAIRE i age gt Kou e Coment 200 000 AO nn I Leu zi Mission Date cu d but ces Coen 0 ILL i 2 Date la Savaux AL Smile Ds Ge daitre d uvre Mass ende ir A grammar ge macnme Lan ar l ZA De En tonne lle var me Scumernent e no S Ser Lae pne 15 am Ed Me A l saa L lsoa Annexe Unit Type de Dagnoen P riode du 30 07 90 au 17 08 90 Fonctionnement de haut en bas Gravier quartz Rendement maximum obtenu 95 0 Rendement minimum obtenu 69 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 5 6 Teneur minimum mesur e l entr e mg l 1 3 Teneur maximum mesur e la sortie mg 0 9 Teneur minimum mesur e la sortie mg 0 1 Rendement maximum obtenu 92 0
40. ement optimum 50 Chapitre 6 R sultats Analyse Tableau 6 1 Caract ristiques optimales des couches de mat riaux mettre en place dans le bassin d adsorption de l unit de d ferrisation type ADAF NATURE MATERIAU DU Utilis comme 1818 couche Utilis comme 2 ME couche MATERIAU dans le bassin dans le bassin UTILISE Granulom trie Epaisseur de Granulom trie Epaisseur de la couche la couche Gravier 2545cm 25 cm 1542cm 45 cm quartz TAZA A4Mcm Gravier granitique 5 8mm 20 cm 3 5 mm 30 cm Gravier lat ritique 5 8mm 25 cm 2 a4mm 35 cm Il apparait sur ce tableau que pour obtenir un traitement efficace il faut mettre en place deux couches de mat riaux dans le bassin d adsorption Pour ce qui est du bassin de filtration l efficacit du traitement a t obtenu par les mat riaux dont les caract ristiques sont donn es dans le tableau 6 2 ci dessous Tableau 6 2 Caract ristiques optimales des couches de mat riaux mettre en place dans le bassin de filtration de l unit de d ferrisation type ADAF NATURE MATERIAU DU Utilis comme 1 re couche Utilis comme 2 me couche MATERIAU dans le bassin dans le bassin UTILISE Granulom trie Epaisseur de Granulometrie Epaisseur de la couche la couche Gravier quartz 2 5 5 cm 15 cm Sable 0 8 2 mm 20 cm 51 Chapitre 6 R sultats Analyse De ce tableau il ressort que la filtration optimale est obtenue pour une
41. eneur minimum mesur e l entr e mg l o 08 2mm P riode du 23 12 91 au 21 02 92 Fonctionnement de haut en bas Gravier quartz go 10 25 mm i Rendement maximum obtenu Gravier lat ritque Rendement minimum obtenu 0 2 4 Teneur minimum mesur e l entr e mg l 08 2 N So 5 8 mm Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg Sable de quartz Teneur minimum mesur e la sortie mg l la 5 8 mm Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg l Sable de quartz Teneur minimum mesur e la sortie mg l 9 5 8mm Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg Sable de quartz Teneur minimum mesur e la sortie mg l 93 0 67 0 3 7 1 2 0 3 0 1 Annexe F 1 s Gravier quartz 10 25 mm NETOS Ne SS ES Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Gravier lat ritique 0 5 8 0 2 4 Sable Teneur minimum mesur e la sortie mg l 0 08 2mm P riode du 30 03 92 au 4 04 92 Fonctionnement de haut en bas Gravier quartz 10 25 mm i Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur min
42. entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mgA Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e la sortie mg 72 0 45 0 4 7 2 0 1 3 0 7 87 0 55 0 5 4 O as 93 0 77 0 8 2 2 4 1 8 0 4 Annexe F2 NN Gravier de granite SS Ns 5 8 mm granite B 2 4mm Sable 0 8 05 mm Graver quartz 9 25 50 mm Gravier quartz 25 50 mm N N Gravier lat riique NET SSK 5 8mm SY NIS SN Sable ss 08 05 mm Graver quartz e 25 50 mm 8 Gravier quartz reg PE Mo 25 50 mm N SN Gravier lat ritque AAAAAAN EN SN e 5 8 mm N N Le NN vir lat ritique an 2 4 mm Sable Jo 08 05 mm Gravier quartz 25 50 mm haut Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e la sortie mgA ut Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e la sortie mg ut Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr
43. es couches L effet combin de ces deux processus influence de fa on tr s prononc e la qualit de l eau trait e et le temps de fonctionnement de l unit du fait que le ph nom ne de colmatage se trouve consid rablement ralenti VI 3 3 Choix du Type d Unit Apr s comparaison des deux variantes de l unit type AF la variante qui a t retenue comme mod le dans l limination du fer dans l eau est celle flux vertical avec fonctionnement de bas en haut seconde variante de l tude Ainsi le choix du type d unit en fonction de la teneur en fer total se fera entre l unit type ADAF et la seconde variante de l unit type AF Pour cela les deux types d unit ont t install s sur un m me forage au village de Boulbi L avantage de cette proc dure est que les deux unit s sont aliment es par une m me eau Cela a permis d avoir comme seul l ment d appr ciation la teneur en fer total de l eau la sortie de l unit eau trait e A cet effet il faut rappeler que la norme de potabilit de l eau exig e par l Organisation mondiale de la sant OMS est de 0 3 mg l pour ce qui concerne la teneur en fer total respecter pour l eau de boisson Cette norme constitue alors le crit re d appr ciation et de qualification 58 Chapitre 6 R sultats Analyse L un des points les plus importants souligner ici est qu il est tr s difficile de comparer les deux types d unit en terme de rendement Ce qui a
44. es parpaings assurent l coulement de l eau d cant e du bassin de d cantation au bassin d adsorption tuyaux de trop plein au nombre de 2 ils sont identiques ceux qui assurent la jonction des bassins d adsorption et de d cantation 29 Chapitre 3 Unit s de D ferrisation Exp riment es par le CREPA tuyaux de vidange au nombre de 2 et longs de 30 cm chacun ils sont en tube galvanis de 33 x 40 mm Ils sont recourb s en un coude tuyau de prise d eau trait e et robinet de puisage figure 3 8 im Vannes de 26 x 33 Fig 3 8 Tuyau de prise d eau Les l ments 1 et 2 respectivement longs de 30 et 50 cm sont en tube galvanis de 33 mm x 40 mm Leur assemblage se fait soit par soudure soit l aide d un coude de 40 armature de la fondation c est un quadrillage de 1 30 m x 1 30 m qui est confectionn l aide de barres de fer rond fer TOR de 6 mm de diam tre L espacement des barres est de 20 cm Construction de la fondation s agit du b ton de support de l unit Dos 250 kg m3 correspondant 1 volume de ciment pour 2 volumes de sable et 4 volumes 30 Chapitre 3 Unit s de D ferrisation Exp riment es par le CREPA de gravier ce b ton est coul sur une paisseur de 10 cm Les tuyaux de vidange sont noy s dans le b ton Vingt quatre heures apr s le coulage on trace l emplacement des bassins de l unit e Construction des parois Seul le mur de s paration des
45. eux bouchons de fermeture des tuyaux de vidange sont viss s avant la mise en marche de l unit Mise en marche de l unit Apr s la construction l tanch it des bassins est v rifi e et les accessoires sont mis en place avant de proc der la mise en service de l unit La vanne d extraction de l eau brute est donc ferm e tandis que celle permettant l alimentation de l unit est ouverte Ainsi on proc de au pompage de l eau jusqu au remplissage de l unit qui intervient habituellement apr s environ 25 mn selon le d bit de la pompe L amp coulement a lieu alors par la prise d eau REMARQUE Toutes les tapes de la mise en oeuvre sont suffisamment d taill es dans un document intitul Manuel de construction d exploitation et d entretien d une unit de d ferrisation CREPA 1992 L Annexe A pr sente les photographies de quelques unes des unit s de d ferrisation types AF et ADAF r alis es par le CREPA 34 Chapitre 4 Caract ristiques des Mat riaux Utilis s dans le Traitement de l Eau IV CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX UTILISES DANS LE TRAITEMENT DES EAUX L experimentation de l utilisation d une diversit de mat riaux locaux pour l limination du fer dans les unit s de traitement r pond un double souci d efficacit et de baisse des co ts d exploitation des ouvrages Quatre types de mat riaux locaux ont t test s sable gravier quartz gravier granitique et gravier lat riti
46. ferrisation biologique se fait avec des installations qui peuvent fonctionner sans pression cest le cas des installations de VILLERMAIN Loir et Cher et de SABLENS DE GUITIES Gironde ou de fa on gravitaire comme celle de Lom au Togo D gremont tome 2 1989 Les d bits de traitement peuvent varier de plusieurs dizaines plusieurs milliers de m3 h Cette technique exploite les capacit s d ferrisantes de nombreuses bact ries qui sont susceptibles d oxyder biologiquement le fer en le fixant La plupart d entre elles peuvent se d velopper dans des conditions o l oxydation physico chimique du fer n est pas possible La figure 2 2 ci dessous pr sente les domaines privil gi s de la d ferrisation biologique La technique pr sente les avantages suivants oxydation rapide travers une injection d air sous pression dans certains cas les r actifs de correction du pH et les floculants ne sont pas n cessaires la capacit de r tention du fer devient lev e de m me que la vitesse de filtration Dans ces installations il en r sulte une capacit de r tention du filtre environ cinq fois plus importante et le pourcentage d eau de lavage des filtres est peu pr s cinq fois plus faible que dans le cas de la d ferrisation physico chimique D gremont tome 2 1989 Chapitre 2 Aper u Biblio graphique EH mv 700 600 d ferrisation 500 physico chimique 400 300 DEA d ferrisation 200 Domain
47. ide d un tuyau de 5 cm de long et de 5 cm de diam tre Il est muni d un couvercle en t le perfor e qui assure une certaine a ration d une part VW TON ax ES A 2 de a Fig 3 4 Vue d ensemble d une unit de d ferrisation type ADAF et prot ge le canal contre l intrusion d l ments ext rieurs qui pourraient contaminer l eau 21 Chapitre 3 Unit s de D ferrisation Exp riment es par le CREPA le bassin de d cantation de forme rectangulaire il est long de 90 cm et large de 20 cm avec une profondeur totale de 1 00 m Il comporte sa partie sup rieure des trous d a ration de forme rectangulaire de dimensions 10 x 20 cm r guli rement espac s sur sa longueur Il est muni d un tuyau de vidange de 26 mm de diam tre int rieur plac sa base Ce tuyau est implant sur la largeur du bassin et ferm l aide d un bouchon Le bassin est muni sa partie sup rieure d un tuyau de trop plein le bassin d adsorption de forme carr e il a une profondeur de 70 cm et des dimensions int rieures de 50 x 50 cm Le fond de ce bassin se situe 10 cm au dessus de celui du bassin de d cantation Les deux bassins communiquent par tuyaux au nombre de trois de 20 mm de diam tre int rieur chacun encastr s la base du mur s parant le bassin d adsorption du bassin de d cantation Il contient une succession de couches de graviers de granulom trie variable servant de mat riau
48. imum mesur e l entr e mg l Gravier de granite lo 5 8 mm lo 2 4 mm Teneur minimum mesur e la sortie mg l Gravier quartz do 10 25 mm Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l 0 5 8mm Teneur minimum mesur e la sortie mg l Gravier auartz Ee 10 25 mm Rendement maximum obtenu Teneur maximum mesur e la sortie mg Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg Gravier de granite 5 8mm 2 4mm Sable de quartz 0 08 2 mm Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg Teneur minimum mesur e la sortie mg l Unit Type de 94 0 69 0 3 5 1 3 0 4 0 1 87 0 66 0 3 5 1 3 0 5 0 1 77 0 58 0 3 7 1 5 0 3 0 1 83 0 61 0 4 8 1 2 0 6 0 1 Annexe F2 8 0 8 25 wend Gravier quartz mo 25 50 mm Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e la sortie 9 le 25 50 mm Rendement maximum obtenu Rendement minimum ob
49. imum mesur e la sortie mg l 0 5 Teneur minimum mesur e la sortie mg l 0 1 Bassin de Flitration Gravier lat ritique 1a2 5cm Sable g 0 8 2 mm Gravier de quartz Ge 2 5 5 Rendement maximum obtenu 89 0 Rendement minimum obtenu 64 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 6 8 Teneur minimum mesur e l entr e mg l 1 1 Teneur maximum mesur e la sortie mg l 0 6 Teneur minimum mesur e la sortie mg l 0 3 Annexe F5 Unit Type ADAF de Basseko Bassin d Adsorption Bassin de Filtration II Gravier de quartz DATE 9 1 2 5 RR 20 cm IN Gravier de lat rite rm ge 2 4 RAG e 25 25 mm 8 a 0 8 2 mm e 115 Gravier de quartz g 25 50 mm Rendement maximum obtenu 76 0 Rendement minimum obtenu 53 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 5 1 Teneur minimum mesur e l entr e mgA 2 7 Teneur maximum mesur e la sortie mg l 0 8 Teneur minimum mesur e la sortie mg l 0 4 Bassin d Adsorption Bassin de Filtration Gravier de quartz 1 2 5 mm NES NN 9 2 5 5 mm Ss 1 Gravier de lat rite 7 2 4 Sable 0 8 2 mm Gravier de quartz N N RS g 25 50 mm Aendement maximum obtenu 85 0 Rendement minimum obtenu 48 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg 3 9 Teneur minimum mesur e l entr e 9 1 7 Teneur maximum mesur e la s
50. l oxydation par l oxyg ne l oxydation par le chlore l oxydation par le permanganate de potassium l oxydation par le dioxyde de chlore l oxydation par l ozone Les proc d s courants physico chimiques de d ferrisation peuvent tre class s en quatre cat gories D ferrisation simple sans d cantation elle repose sur l a ration simple et la filtration Ce proc d est appel A ration Filtration AF D ferrisation avec d cantation il est toujours n cessaire d intercaler un processus de d cantation entre l a ration et la filtration surtout lorsque l eau brute contient des teneurs lev es en fer Cela conduit la production d une quantit lev e de pr cipit apr s oxydation pouvant entra ner le colmatage rapide du filtre Ce proc d est galement conseill lorsque l on est en pr sence de couleur de turbidit d acides humiques d agents complexants etc provoquant une diminution importante de la cin tique d oxydation et de pr cipitation du fer D gremont tome 2 1989 Traitement associ une d carbonation plus l installation de d carbonation GYRAZUR RATINGEN etc procure un traitement satisfaisant plus elle est favorable l limination du fer D gremont tome 2 1989 Les proc d s utilis s sont g n rateurs de pH lev qui est l un des facteurs les plus importants dans la d ferrisation Chapitre 2 Aper u Bibliographique D ferrisation biologique La d
51. ment par les populations Selon la strat gie du CREPA la recherche devait permettre d atteindre les objectifs sp cifiques suivants valuation et comparaison de l efficacit des diff rents mat riaux filtrants utilis s pour le traitement de l eau d termination des paisseurs optima des diff rentes couches filtrantes qui assurent un fonctionnement efficace Chapitre 1 Introduction identification des mat riaux locaux peu co teux qui peuvent tre utilis s comme couches filtrantes d termination des domaines d application de chaque type d unit de d ferrisation en fonction des teneurs en fer d termination des avantages et exigences relatifs l utilisation de chaque unit de d ferrisation laboration de m thodes d exploitation et d entretien et de maintenance efficaces et facilement r alisables par les usagers vulgarisation de la technologie Deux proc d s d limination du fer excluant toute utilisation de produits chimiques hormis leau de Javel utilis e pour d sinfecter les mat riaux lors du lavage de l unit ont t exp riment s dans les zones p riurbaines et rurales de Ouagadougou Burkina Faso et de Bamako Mali Ces installations de traitement d nomm es Unit s de d ferrisation ou Pilotes de d ferrisation sont class es en deux cat gories selon leur principe de fonctionnement unit type AF A ration Filtration unit type ADAF A ration D ca
52. ment visqueux qui neutralise les d sinfectants HGGE 1990 Quant au mangan se il donne galement un go t d sagr able aux boissons t che la lessive et les appareils sanitaires A l int rieur des canalisations m me des concentrations tr s faibles 0 02 mg l le mangan se cr e un d p t susceptible de se d coller facilite aussi la prolif ration de certains micro organismes qui sont l origine de probl mes de saveur d odeur et de turbidit de l eau dans les lieux de distribution publique HGGE 1990 Chapitre 2 Aper u Bibliographique Le fer est l un des l ments les plus abondants dans le sol Desjardins 1988 Dans les eaux souterraines le fer est g n ralement en concentration plus lev e que le mangan se auquel il est souvent associ La nature g ologique du terrain a une influence d terminante sur la composition chimique de l eau L eau souterraine tant en perp tuel contact avec le sol il s tablit alors un quilibre entre la composition du terrain et celle de l eau D gremont tome 1 1989 C est cause de tous les inconv nients li s la pr sence excessive du fer dans certaines eaux que le Minist re de la Sant et du Bien tre social du Canada l Organisation Mondiale de la Sant OMS et l institution Environmental Protection Agency EPA des Etats Unis recommandent des concentrations maximales de 0 3 mg l R Desjardins 1988 11 2 ETATS NATURELS DU FER Le fer est p
53. n e Il ressort de ce graphique que l intensit du pompage varie en fonction des heures de la journ e ce qui peut influer sur la teneur en fer de l eau brute pomp e 43 Chapitre 5 M thodologie Ainsi le plan d chantillonnage adopt tient compte du facteur fr quence d utilisation de la pompe qui peut tre assimil au facteur quantit d eau pomp e D s lors les pr l vements ont t effectu s en continu ou de fa on ponctuelle l entr e des unit s eau brute et la sortie eau trait e et quelque fois certaines tapes du traitement Ces pr l vements se font diff rentes heures de la journ e et les analyses imm diatement apr s Les jours suivants les pr l vements sont effectu s d autres heures Ce qui a permis de disposer d une gamme vari e de r sultats 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 Volumes d Eau Pomp e litres 6h 7h 7h 8h 8h 9h 9h 10h 10h 11h 11h 12h 12h 13h 13h 14h 14h 15h 15h 16h 16h 17h 17h 18h 18h 19h Periode de y o 3 D Q Fig 5 1 Evolution journali re de la quantit d eau pomp e Les chantillons sont pr lev s dans des bouteilles st rilis es lorsqu il s agit de faire l analyse bact riologique ou dans des flacons en plastique propres quand il est question d analyser les param tres physico chimiques Les param tres physico chimiques et bact riologiques que nous avons analys durant cette tude sont num r s ci des
54. n distincts le sol et l atmosph re La fronti re entre ces deux milieux n est autre que l entr e de l unit de d ferrisation Ceci est d autant plus important que le domaine d existence de l hydroxyde ferreux se situe dans les milieux a potentiel d oxyg ne atmosph rique La pression partielle en oxyg ne devra tre inf rieure 10 100 bar pour que le fer ferreux soit stable ce qui correspond un milieu priv d oxyg ne en condition d hydromorphie dans le sol Le fer ferrique est soluble aux pH acides sous forme de complexe cationique ou aux pH tr s basiques sous forme de complexe anionique Par cons quent les pH usuels au niveau de l unit de d ferrisation 6 lt pH lt 8 ne sont pas favorables la solubilit de cette forme de fer Il est ind niable que le gravier lat ritique contient du fer si bien que son utilisation comme l ment filtrant entra ne des compos s provoquant une augmentation des teneurs en fer de l eau trait e la sortie de l unit Pour que la qualit de l eau soit affect e il faut que ces compos s soient dans les conditions n cessaires leur dissolution Pourtant lorsque le gravier lat ritique est mis en contact avec l eau en pr sence de l oxyg ne atmosph rique le fer ferreux donne naissance au fer ferrique qui son tour ne se trouve pas dans les conditions favorables sa dissolution 6 lt pH lt 8 L a ration premi re tape du processus de d ferrisation au niveau
55. ndpump tubewelle Departement of civil Engineering University of stratclyde Glassgow july 1987 F Edcline Equation physico chimique des eaux th orie et technologie Edition technique et documentation 1985 G Smethurst Basic water treatment for application world wide second edition 1988 Grosvenor Press International Developing world water 1987 Grosvenor Press International Developing world water 1988 67 Grosvenor Press International Developing world water 8 H Badoux Cours de G ologie G n rale 1989 IIGGE La pollution des nappes par le fer et le mangan se en liaison avec l interface nappe rivi re INSA de lyon janvier 1990 International Water Supply Association Aqua Vol 40 N 5 October 1991 IRC Slow sand filtration manual for caretakers training Series N 1 November 1985 TRC CIR La filtration lente sur sable manuel d entretien S rie des Guides de formation Mars 1988 7 Removal of Iron from ground water Asian Institute of Technology M Tardat Henry Chimie des Eaux Premi re Edition revue et corrig e Editions Griffon d argile 1984 M Wegelin Pr filtre flux horizontal PFH Un manuel de conception de construction et d exploitation IRCWD N 07 87 M Wegelin Horizontal flow Roughing filtration HRF A Design construction and Operation manuel IRCWD Report N 06 86 N R Equina Iron and Manganese removal by horizontal filtration Asian I
56. nstitute of Technology 1979 P Jeffeoate an al The reduction and control of unaccounted for water working guidelines World Bank Technical paper number 72 September 1987 R Coppens et al Pr cis de g ologie tome 1 Presses Universitaires de France 1966 R Coppens et al Pr cis de g ologie tome 2 Presses Universitaires de France 1969 Prevost Corosion Protection of Pipelines converjing water and wastewater Guidelines World Bank Technical Paper Number 69 1987 R Desjardins Le traitement des eaux Edition de l Ecole Polytechnique de Montr al 1988 WHO Modular plant for water treatment vol 1 Technical Documents 8 WHO Modular plant for water treatment vol 2 Technical Documents 8 WHO Guidelines for drinking water quality vol 1 Recommandations 1984 WHO Guidelines for drinking water quality vol 2 Health criteria and other support information 1984 WHO Guidclines for drinking water quality vol 3 drinking water quality control in small community supply 1985 Z Bin Arshad Improvement of filtration operation by chlorination Filtration process for Iron removal Asian Institute of Technology 1985 ANNEXES Annexe Photographie des Unit s de D ferrisation ANNEXE A 1 Unit de D ferrisation type AF en b ton arm Dagnoen Burkina Faso we Annexe A Photographie des Unit s de D ferrisation ANNEXE A 2 Unit de D ferrisation type en metallique Roumtenga Burkina
57. nt le colmatage du filtre n cessitant ainsi un nettoyage plus ou moins fr quent Entre l a ration et la filtration se d roulent deux autres proc d s essentiels dans le processus physico chimique d limination du fer dans l eau Il s agit de la d cantation et de l adsorption La d cantation pr c de l adsorption mais suit l a ration Cette disposition est toujours n cessaire lorsque la teneur en fer de l eau brute est lev e L a ration de l eau brute charg e en fer produit un volume important de pr cipit tout comme lorsque le traiternent de l eau implique l adjonction de coagulants Seule l unit de d ferrisation type ADAF exp riment es par le CREPA comporte un bassin de d cantation l int rieur duquel se produit non pas une d cantation en piston g n ralement observ e par des concentrations lev es des flocs qui cr ent une interface nettement marqu e entre la masse boueuse et le liquide surnageant mais plut t une d cantation diffuse qui se traduit par une augmentation de la vitesse de chute au fur et mesure que les dimensions des flocs s accroissent en contact d autres particules Fig 2 3 C est sur ces principes que sont fond s les diff rents proc d s physico chimiques de d ferrisation 12 Chapitre 2 Aper u Bibliographique P fraction des particules retenues de tailles d1 d d diam tre des particules D cantation vertical 0 0 2 E 0 6 1 Fig 2 3 Sch ma du pro
58. nt r pondent bien cette recommandation 38 Chapitre 4 Caract ristiques des Mat riaux Utilis s dans le Traitement de l Eau IV 2 GRAVIER QUARTZ Le gravier quartz est translucide de couleur blanche laiteuse lorsqu il est bourr d inclusions liquides ou gazeuses devient rose quand il contient un peu de fer oxyd Le gravier quartz a t utilis durant toute la p riode d exp rimentation dans les zones d a ration d adsorption et de filtration selon les granulom tries suivantes 2 5 5 cm au cours des proc d s ci apr s a ration pour l unit et adsorption pour l unit ADAF et comme support des mat riaux filtrant 1 2 5 cm dans le bassin d adsorption de l unit ADAF De formule chimique 5102 le quartz est un min ral tr s r sistant et r pandu Il est g n ralement ramass dans le lit des cours d eau et concass pour obtenir des grains de diff rents diam tres Le choix des deux granulom tries r pond alors un souci d efficacit et de baisse des co ts d exploitation des unit s IV3 GRAVIER GRANITIQUE Il existe une grande vari t de granite qui se distingue par la couleur la taille des grains l orientation des cristaux et la pr sence de min raux particuliers Le granite exp riment au cours de l tude est une roche gris tre dure et rugueuse de densit voisine de 2 7 A l oeil nu les cristaux ont sensiblement la m me taille Les roches de la famille des granites s
59. ntation Adsorption Filtration Ce document fruit de quatre ann es de recherche pr sente un aper u bibliographique en mati re de proc d s d limination du fer dans les eaux la m thodologie qui a t adopt e au cours de cette recherche les r sultats obtenus ainsi que les conclusions et recommandations auxquelles nous avons abouti Chapitre 2 Aper u Bibliographique II APERCU BIBLIOGRAPHIQUE GENERALITES Le fer et le mangan se sont souvent associ s dans les eaux souterraines Degremont tome 2 1989 Leur pr sence dans l eau de boisson a t retenue dans la grille de qualit des eaux potables en raison des inconv nients qu ils entra nent au niveau de la distribution Le fer est souvent l origine indirectement de certaines maladies hydriques En effet sa pr sence excessive explique aussi l abandon des sources d eau par les populations au profit des eaux de surface souvent pollu es et contenant des germes pathog nes Aux pH qui sont g n ralement gaux ceux des eaux de boisson les sels ferreux sont instables et pr cipitent sous forme d hydroxyde ferrique qui forme un limon de couleur rouille Souvent d sagr able au go t une eau ainsi pollu e t che le linge et les accessoires de plomberie Dans les r seaux de distribution les d p ts r duisent progressivement le d bit et facilitent la prolif ration des ferro bact ries Dans les canalisations ces micro organismes d posent un rev te
60. ont d finies par leur composition min ralogique Coppens et al 1966 Leur composition chimique pr sente en g n ral une teneur en silice variant de 65 75 une teneur en alumine 1203 voisine de 15 des oxydes alcalins K20 Na 39 Chapitre 4 Caract ristiques des Mat riaux Utilis s dans le Traitement de l Eau repr sentant 7 10 du poids total et de la chaux CaO d une proportion de l ordre de 0 3 Deux fourchettes de granulom trie ont t exp riment es dans l unit type et au cours de la phase d adsorption de l unit ADAF Ces granulom tries sont 2 4 mm pour le gravier granitique fin et 5 8 mm pour le gravier granitique moyen IV 4 GRAVIER LATERITIQUE De forme arrondie les granulats utilis s proviennent de cuirasses ferrugineuses A la formation la lat rite contiennent du fer d aluminium et de la silice Sous l effet combin des variations de pr cipitations et de temp ratures il se produit une oxydation et une dessiccation dans la zone de battement de la nappe H Badoux 1989 Cela provoque la rupture des complexes ferrosiliciques et la cristallisation de Fe203 Il se cr e ainsi un horizon de 1 3 m d paisseur une sorte de carapace Lorsque l homme ou les variations climatiques font dispara tre la for t deux ph nom nes se produisent d abord une oxydation rapide de l humus puis l rosion de l horizon sup rieur faisant affleurer la carapace qui se rec
61. ortie mg l lo 25 50 mm Teneur minimum mesur e la sortie mg l O WDA Le ami se a ui wu ere e Mere rs ben aen ee H Rendement maximum obtenu 80 0 Rendement minimum obtenu 55 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 3 7 9 08 05mm Teneur minimum mesur e l entr e mg l 1 6 gi Gravier quartz Teneur maximum mesur e la sortie mg l 1 1 Bo 25 50 Teneur minimum mesur e la sortie mg 0 6 D P een ns Ge Sr Sit EE ee P riode du 3 01 92 au 17 02 92 Fonctionnement de haut en bas Brauer quartz Rendement maximum obtenu 66 0 Bo 25 50 mm Rendement minimum obtenu 42 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 1 9 Sable Teneur minimum mesur e l entr e mg l 1 3 o 08 0 5mm Teneur maximum mesur e la sortie mg l 0 7 Gravier quartz Teneur minimum mesur e la sortie mg 0 6 Annexe F3 d Gravier quartz Ba 25 50 mm NN 99566 Sable ga 08 0 5 mm q Gravier quartz A Gravier quartz 25 50 mm me i Ai NEIN Gravier lat ritque III o 5 8 mm No SU A Gravier lat ritique SSSR S Gravier lat ritique 2 5 3 Gravier lat ritique a 2 4 mm Sable 08 05mm Graver quartz _ Je 25 50 mm Y Unit Type AF de Boulbi
62. ortie mg l 1 2 Teneur minimum mesur e la sortie mg l 0 8 Annexe F5 Bassin d Adsorption SS Gravier de lat rite SE em WN 2 4 mm R SS 15 cm SS CSravier de lat rite o 5 8mm Unit Type ADAF de Basseko Bassin de Filtration Gravier de lat rite 2 2 4mm Sable o 0 8 2 mm Gravier de quartz 9 25 50 mm Rendement maximum obtenu 9 Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e la sortie 119 1 P rlode du 19 01 93 au 4 03 93 Bassin d Adsorptlon Gravier de lat rite 20 cm G 5 8 SNS Sable de quartz 20 cm 0 8 2 mm Gravier de lat rit 25 50 mm Bassin de Filtration Sable de quartz 0 8 2mm Gravier de quartz 25 50 mm Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e la sortie mg l 96 0 71 0 5 6 2 9 1 1 0 3 98 0 85 0 4 5 1 7 0 6 0 1 Composition CREPA Impression C N P M S Centre Natlonal de Production de Manuels Scolalres B P 135 Porto Novo T l 229 21 38 83 21 24 50 Fax 229 21 36 50 R p du B nin
63. our but d allonger le trajet des filets liquides et par cons quent d augmenter le temps de brassage de l eau par l air L a ration qui consiste dissoudre l oxyg ne de l air dans l eau s effectue la pression atmosph rique Ce proc d a l avantage d vacuer moindre frais le gaz carbonique agressif dont l enl vement n cessite un traitement co teux lorsque sa teneur est lev e L a ration permet aussi l limination de l hydrog ne sulfureux H25 La rapidit de l oxydation du fer divalent par l oxyg ne d pend de plusieurs facteurs dont la temp rature le potentiel oxydor duction le pH la teneur en fer et en oxyg ne dissous D gremont tome 2 1989 Le passage d une forme dissoute de fer par exemple 2 ou FeOH une forme pr cipit e qui est Fe2 CO3 3 ou Fe OH 3 peut se faire en levant soit le potentiel par oxydation soit le pH ou encore les deux la fois Le processus de d ferrisation s ach ve par la filtration C est un proc d de s paration physique utilisant le passage d un m lange solide liquide travers un milieux poreux filtre qui retient les particules solides et laisse passer le liquide filtrat Cela entra ne la formation d un d p t de solides la surface et l int rieur du filtre selon les caract ristiques granulom triques du mat riau filtrant la grosseur et la coh sion des solides 11 Chapitre 2 Aper u Bibliographique en suspension Ces d p ts favorise
64. paisseur de 5 cm De petits trous de 5 mm de diam tre sont am nag s sur toute sa surface En m me temps qu elle favorise l a ration de l eau elle assure sa r partition uniforme dans tout le bassin de d cantation tuyau d exhaure tube galvanis de 33 x 40 mm qui merge 40 cm du fond du bassin de filtration son extr mit inf rieure plonge dans la couche de gravier 5 cm du fond La couche de gravier sert la fois de mat riau filtrant et de support la couche de sable dont les particules ne doivent pas tre admises dans l eau trait e puisard de diam tre minimum de 1 m il recueille toutes les eaux provenant de l unit eaux de vidange eaux de nettoyage eaux trait es perdues etc Il est rempli de moellons Les figures 3 5 et 3 6 ci dessous pr sentent les d tails des diff rents l ments constitutifs de l unit de d ferrisation type ADAF 23 Unit s de D ferrisation Exp riment es par le CREPA Chapitre 3 ation des ers le puisard Canal d vacu eaux us es Fig 3 5 Vue en plan de l unit type ADAF 24 Chapitre 3 Unit s de D ferrisation Exp riment es par le CREPA LEGENDE Circuit de l eau TT Mur en agglo de Pompe a main 15 avec passage Canal d a ration d eau de 1 5cm D 100 Plaque de mu r partition eh Couverture en t le 20 10 ZI a 2 T 3 78 110 45 eoa 5 5 VI S 9 g 15 20 10 ZE
65. que IV 1 SABLE Le sable est consid r comme mat riau de filtration par excellence faible co t On en trouve partout dans les zones d tudes permet de retenir dans ses espaces inter granulaires les particules en suspension ayant chapp aux pr c dents stades de traitement Deux moyens de contr le sont utilis s pour suivre le fonctionnement de cette couche filtrante le suivi de l volution de la perte de charge Elle se fait partir de s ries de mesures du d bit d eau filtr e et de la hauteur d eau au dessus de la couche filtrante Le d bit de colmatage qui est la plus faible valeur de d bit acceptable pour les populations correspond la perte de charge maximale admissible 35 Chapitre 4 Caract ristiques des Mat riaux Utilis s dans le Traitement de l Eau le suivi de l volution de la qualit de l eau filtr e dont la repr sentation graphique est illustr e par la figure 4 1 ci dessous Cette figure fait ressortir trois p riodes caract ristiques du fonctionnement du filtre de l unit zone 1 p riode de mise en quilibre du filtre apr s le lavage p riode de maturation zone 2 p riode de fonctionnement normal du filtre zone 3 d but de crevaison du filtre Turbidit eau filtr e ti t2 Temps T Fig 4 1 Courbe d volution de la turbidit D gremont tome 1 1989 36 Chapitre 4 Caract ristiques des Mat riaux Utilis s dans le Traitement
66. r liminaires de la conception jusqu la r alisation des ouvrages Cela se traduit g n ralement par l apport de mat riaux de construction et la fourniture de main d oeuvre non sp cialis e pour l ex cution des travaux Cette disposition constitue un garant pour la viabilit et la durabilit des ouvrages dans la mesure o les populations s approprieraient ces ouvrages et se sentiront concern es par leur entretien et maintenance Sur le plan purement technique les recommandations sont de deux ordres sur les mat riaux de construction et sur les couches de mat riaux mettre en place dans les bassins Concernant le premier aspect le choix des mat riaux de construction la recommandation porte sur l unit de d ferrisation type AF En effet le 64 Chapitre 7 Conclusions et Recommandations CREPA a eu mettre point des unit s type AF en m tallique et en b ton arm Ce dernier est reconnu pour sa robustesse et sa r sistance Cependant l tude des co ts a d montr qu il revient 10 fois plus cher que l unit type AF en m tallique Un a tre avantage de l unit type AF en m tallique est qu on peut le d placer au besoin sur un autre site Compte tenu du niveau des revenus tr s souvent bas des populations b n ficiaires et de la facilit qu offre l unit type en m tallique aussi bien dans sa r alisation que dans le changement de site le CREPA recommande fermement son utilisation lorsqu
67. r sent dans la plupart des sols sous forme de min raux Sa solubilisation est l origine des concentrations lev es dans les eaux Pour d finir une d ferrisation efficace il faut conna tre la teneur totale en fer mais aussi les diff rentes formes sous lesquelles cet l ment est susceptible de se pr senter Fig 2 1 Chapitre 2 Aper u Bibliographique fer total fer ferrique trivalent fer ferreux bivalent pr cipit Di Complexes Complexes Fe OH3 Fes Ge min raux organiques Fe 2 silicates in LAES ac humiques ini fulviques BESSE phosphates etc etc Fer dissous ou finement dispers non retenu sur filtre Fer pr cipit retenu sur filtre Fig 2 1 Etats du fer dans l eau Degr mont Tome 2 1989 113 PROCEDES COURANTS DE DEFERRISATION Le fer peut tre limin soit biologiquement soit partir d un traitement physico chimique Les principes de base de la d ferrisation physico chimique sont l oxydation et l a ration Pendant longtemps cette technique a t la plus courante surtout pour les eaux de forage Ce type de traitement commence toujours par l oxydation qui est une tape indispensable permettant de faire passer le fer de l tat ferreux Fe2 plus 7 Chapitre 2 Aper u Bibliographique stable l tat ferrique Fe3 moins stable Pour cela plusieurs proc d s d oxydation sont employ s R Desjardins 1988
68. r de quartz 25 50 mm 25 50mm Rendement maximum obtenu 89 0 Rendement minimum obtenu 49 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 11 6 Teneur minimum mesut e l entr e mg l 2 9 Teneur maximum mesur e la sortie mg l 1 3 Teneur minimum mesur e la sortie mg l 0 9 Annexe F4 Unit Type ADAF de Balkui Ecole P riode du 14 06 91 au 22 08 91 Bassin d Adsorption Bassin de Filtration Gravier quartz NN g 10 25 mm Sable 0 8 2 mm a 25 50 mm Gravier de quartz 25 50 mm Rendement maximum obtenu 98 0 Rendement minimum obtenu 76 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 33 5 Teneur minimum mesur e l entr e mg l 8 6 Teneur maximum mesur e la sortie mg l 0 5 Teneur minimum mesur e la sortie mg 3 0 P riode du 22 08 91 au 18 11 91 Bassin d Adsorption Bassin de Filtration Gravier quartz Sable 9 10 25 mm 20 cm 0 8 2 mm Gravier de quartz Rendement maximum obtenu 97 0 Rendement minimum obtenu 66 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 28 4 Teneur minimum mesur e l entr e mg l 3 8 Teneur maximum mesur e la sortie mg l 0 5 Teneur minimum mesur e la sortie mg 1 3 Annexe F4 Unit Type ADAF de Balkui Ecole Bassin d Adsorptlon Bassin de Flitration Gravier de lat rite lat ritique S AN 0 2 4 Le an
69. re Avril et Septembre 1991 Chapitre 1 Introduction Tee re INTRODUCTION Au cours des deux derni res d cennies marqu es par la s cheresse la ma trise de l eau est devenue pour la majorit des pays africains au sud du Sahara une composante essentielle de la politique de d veloppement conomique et social Cela s est traduit entre autres faits par un essor consid rable de l hydraulique villageoise et pastorale aboutissant la r alisation de milliers de forages afin de satisfaire les besoins vitaux des populations et du cheptel Mais pour de nombreux pays ces efforts n ont pas toujours abouti aux r sultats escompt s cause de l apparition d un ph nom ne nouveau l abandon des forages par les b n ficiaires Les principales causes de cet abandon massif de ces ouvrages sont la mise en place des ouvrages sans tenir compte des aspects culturels et socio conomiques la non implication des populations b n ficiaires dans les diff rentes phases des projets le manque d entretien et de maintenance des ouvrages et les concentrations en fer lev es des eaux souterraines Pour ce dernier point la solution qui consiste remplacer des colonnes de refoulement et des tringles de pompes en acier galvanis par l acier inoxydable serait tr s co teuse pour les communaut s villageoises et les populations d munies Par exemple le co t d une op ration de renouvellement des colonnes en acier galvanis par les tuyaux PVC re
70. ristallise et durcit donnant une cuirasse ferrugineuse dure que seuls le pic ou l explosif peuvent briser C est de cette roche qu est tir le gravier lat ritique difficile casser Ce gravier a t exp riment dans les deux unit s sous deux formes le premier a une granulom trie comprise entre 2 et 4 mm gravier fin et le second entre 5 et 8 mm gravier moyen 40 Chapitre 5 M thodologie V METHODOLOGIE Tout au long de l tude l une des pr occupations essentielles a t l obtention de r sultats fiables permettant d appr cier de fa on objective la qualit des eaux pr lev es aux diff rents stades du processus d limination du fer dans les unit s de traitement Ainsi une mention est faite dans ce chapitre sur les erreurs susceptibles de se produire aussi bien dans les m thodes d analyse que dans les techniques d chantillonnage utilis es Au cours de l tude il a t appr ci l impact sur la qualit de l eau trait e des facteurs ci apr s la nature la granulom trie et l paisseur des couches de mat riaux utilis s et le sens d coulement de l eau Plusieurs combinaisons de ces facteurs ont galement t exp riment es V 1 MISE EN PLACE DES COUCHES DE GRANULAT Avant la mise en marche des unit s les mat riaux utilis s gravier et sable sont soigneusement lav s et rinc s l eau chlor e afin d liminer toute contamination ext rieure L eau de Javel 12 ou l hypochlorite de
71. s Le principal crit re technique pris en compte dans le choix de l unit de d ferrisation est la teneur en fer total de l eau brute En effet la qualit de l eau trait e et la fr quence de lavage de l unit d pendent de la teneur en fer total de l eau brute La facilit d appropriation de la technologie par les communaut s villageoises est galement un facteur prendre en consid ration Ces aspects seront d velopp s dans le choix de l unit 55 Chapitre 6 R sultats Analyse V1 3 1 2 Crit res Economiques Les co ts r els de r alisation des unit s de d ferrisation y compris les frais de participation communautaire varient en fonction du type et de la variante de l unit Le co t de r alisation de chaque type d unit est indiqu dans le tableau 6 5 ci dessous Tableau 6 5 Co ts de r alisation des unit s de d ferrisation TYPE D UNITE DE DEFERRISATION COUTS DE REALISATION en francs CFA en US 1 variante Ecoulement de l eau 160 000 320 00 Unit de haut en bas Type AF 2 me variante Ecoulement de l eau 180 000 360 00 de bas en haut Unit Type ADAF 200 000 400 00 Il appara t qu entre l unit la moins co teuse type AF 1 re variante et la plus ch re type ADAF l cart est que de 40 000 F CFA US 80 00 VI 3 2 Comparaison entre les deux variantes de l unit type AF Rappelons que la 1918 variante de l unit type AF se diff rencie de la seconde par le sens de
72. s ont t identifi s dans l appr ciation de la qualit de l eau trait e lorsque la teneur en fer total est inf rieure 5 mg l la norme est respect e 0 3 mg l dans 25 des cas pour l unit ADAF alors qu elle l est dans 85 des cas pour l unit AF lorsque la teneur se situe entre 5 et 10 mg l toutes les unit s donnent des teneurs en fer total fluctuantes avec souvent des valeurs respectant la norme C est dans cet intervalle que le choix est difficile 60 Chapitre 6 R sultats Analyse lorsque la teneur en fer total de l eau brute d passe 10 mg l c est le domaine d utilisation par excellence de l unit type ADAF Ce choix est appuy par les effets combin s du temps de fonctionnement et de la qualit du traitement La dur e de fonctionnement efficace sans colmatage des filtres de l unit type ADAF d passe de loin celle de l unit de type AF Le tableau 6 6 r capitule le choix du type d unit de d ferrisation en fonction de la teneur en fer total de l eau brute Tableau 6 6 r sum du choix de l unit en fonction de la teneur en fer total de l eau brute TENEUR EN FER TOTAL DE L EAU TYPE D UNITE BRUTE RECOMMANDEE Teneur en fer total lt 5 mg l Choix du type d unit d pendant 5 mg l lt Teneur en fer total lt 10 mg l de la disponibilit des granulats pour le traitement Teneur en fer total gt 10 mg 1 Type ADAF 61 Chapitre 7 Conclusions et Recomman
73. s se rabattent sur les sources d eau traditionnelles qui ne sont g n ralement pas potables Les syst mes test s et mis au point par le CREPA dans la sous r gion sont moins co teux et n utilisent pratiquement que des mat riaux locaux pour la construction Ils sont aussi faciles entretenir et la maintenance et la 63 Chapitre 7 Conclusions et Recommandations gestion sont assur es par les usagers Avec des rendement de plus de 90 quelque soit la saison l unit de d ferrisation type ADAF est celle qui est recommand e lorsque l enveloppe financi re le permet En plus de cet aspect technique ce type d unit compar l unit type AF pr sente l avantage de n cessiter une fr quence de lavage moins lev e avec un intervalle de temps de plus de 2 mois entre 2 lavages successifs en g n ral d une part et d tre beaucoup plus simple de construction La vulgarisation de ces technologies n a touch pour l instant que le Burkina et le Mali Conform ment la politique de promotion des technologies appropri es d eau et d assainissement pr n e par le CREPA les autres pays de la sous r gion seront concern s dans les ann es venir L une des principales recommandations qui ressort de ces ann es de recherche porte sur la participation des b n ficiaires lors de la mise en oeuvre des ouvrages En effet il importe de s assurer de la participation effective des populations destinataires depuis les phases p
74. sous 44 Chapitre 5 M thodologie Param tres Bact riologiques streptocoques f caux coliformes f caux coliformes totaux Parametres Physico chimiques conductivit temp rature pH oxyg ne dissout titre alcalim trique complet duret calcique magn sienne et totale turbidit teneur en fer total 45 Chapitre 6 R sultats Analyse VI RESULTATS ANALYSE La recherche a t men e sur 6 sites de d ferrisation r partis dans un rayon de 15 km autour de la ville de Ouagadougou Burkina Faso Les sites de recherche taient compos s de 3 unit s de d ferrisation type ADAF situ es dans 3 localit s diff rentes Ecole de Balkui villages de Basseko et Boulbi et 3 unit s type Dagnoin et aux villages de Balkui et de Boulbi L unit a deux variantes qui se diff rencient l une de l autre par le sens de l coulement de l eau travers la structure filtrante traitement flux vertical de bas en haut ou de haut en bas VII RESULTATS Afin de lever certaines interrogations relatives aux origines possibles des fortes teneurs en fer dans l eau brute nous avons proc d parall lement la mesure des dites teneurs un suivi de la pluviom trie au niveau des sites d exp rimentation Les hauteurs pluviom triques moyennes journali res relev es durant la p riode allant d avril 1990 Ao t 1991 sont pr sent s en Annexe C Nous pr sentons ici le cas d
75. sur toute sa surface 5 mm diam tre de 85 x 15 1 erforation feuille en t le noire de 2 3 mm d paisseur perfor e sur sa surface 45x25cm 1 diam tre de perforation 2 mm fer rond 6 mm 2 barres canal d alimentation en t le noire de 2 mm d paisseur 1 20 x 0 20 m 1 Chapitre 3 Unit s de D ferrisation Exp riment es par le CREPA 1 2 2 2 Etapes de la construction e Implantation Cette premi re tape consiste tracer un carr de 1 30 x 1 30 m sur le sol environ 10 cm de la fondation supportant la pompe et cheval sur l axe du tuyau d exhaure de celle ci comme le montre la figure 3 7 ci dessous La profondeur H des fouilles est fonction de la hauteur Z du tuyau d exhaure de la pompe par rapport au sol Elle est donn e par la formule suivante o H et Z sont exprim es en m tres 28 Chapitre 3 Unit s de D ferrisation Exp riment es par le CREPA Aire d assainissement Zone de fouille Support de la pompe 10 1 30 Fig 3 7 Sch ma d implantation de l unit de d ferrisation type ADAF Pr paration des accessoires de l unit L unit comporte un certain nombre d accessoires qu il est n cessaire d avoir disposition avant d entreprendre les travaux de construction proprement dits Il s agit de tuyaux de jonction des bassins de d cantation et d adsorption au nombre de 3 ces tubes de 20 mm de diam tre int rieur et de 15 cm de long paisseur d
76. tent de rendre solidaires les deux f ts lors de la mise en marche de l unit une conduite de prise d eau galement en tube galvanis permet de recueillir l eau trait e une s rie de vannes en position ouverte ou ferm e selon le mode de fonctionnement Ainsi on ferme la vanne V1 et ouvre la vanne V2 lorsque la filtration se fait de bas en haut et inversement lorsqu elle se fait de haut en bas enfin une conduite de d viation en d but de la conduite d alimentation de l unit permet de pr lever directement l eau brute lorsque le dispositif ne fonctionne pas pour une raison ou une autre 111 12 Mise en oeuvre L unit en b ton arm a la particularit d tre r sistante et moins exigeante en mati re de maintenance de ses accessoires Quant l unit en m tal elle est moins co teuse et amovible A cause du co t lev de l unit en b ton arm sa confection a t abandonn e au profit de celle en m tal en faisant recours aux services d un soudeur et d un plombier sanitaire Deux l ments principaux constituent l ouvrage cf Fig 3 1 1_ zone d a ration il s agit d un demi f t de 100 litres dont les caract ristiques sont donn es dans la description de l unit type AF Lorsque 19 Chapitre 3 Unit s de D ferrisation Exp riment es par le CREPA l unit fonctionne de haut en bas la base du f t est ouverte et l eau a r e retombe directement sur la surface de la 1 re couche de
77. tenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e la sortie mg l 8 Rendement maximum obtenu Rendement minimum obtenu Teneur maximum mesur e l entr e mg l Teneur minimum mesur e l entr e mg l Teneur maximum mesur e la sortie mg l Teneur minimum mesur e la sortie mg 81 0 89 0 55 0 4 2 1 6 1 2 0 6 84 0 67 0 5 0 2 8 0 4 0 1 Annexe F2 Unit Type de Balkui Village 8 REES ES Gravier quartz Rendement maximum obtenu 95 0 E a 25 50 mm Rendement minimum obtenu 74 0 NS Teneur maximum mesur e l entr e mg l 3 2 SY Y Gravier lat ritique Teneur minimum mesur e l entr e mg l 1 1 N WW 5 8 Teneur maximum mesur e la sortie mg l 0 3 N SNS N Teneur min mum mesur e la sortie mg l 0 1 ENS Gravier lat ritique 0 2 4 mm Sable ae 0 08 05mm Gravier quartz lo 25 50mm __ as Gravier quartz Rendement maximum obtenu 97 0 KEEN 25 50 mm Rendement minimum obtenu 92 0 Teneur maximum mesur e l entr e mg l 5 4 N CIO lat ritque Teneur minimum mesur e l entr e mg l 2 1 A LR 5 8mm Teneur maximum mesur e la sortie mg l 0 4 NS SS WN Teneur minimum mesur e la sortie mg 0 1 SE Gravier lat ritque j N SS o
78. u site de d ferrisation de Balkui Ecole dont les teneurs en fer total de l eau brute sont consign es en Annexe D L volution de ces teneurs en fer total entre Avril et Septembre 1991 et les hauteurs de pluie enregistr es sur le site pendant la m me p riode sont pr sent es sur les figures 6 1 et 6 2 respectivement Sur le graphique de la figure 6 2 nous avons reli les sommets d un certain nombre d histogrammes En observant attentivement la courbe qui 47 Chapitre 6 R sultats Analyse en r sulte on remarque qu elle a une forme similaire celle de la courbe d volution des teneurs en fer de l eau brute L observation des valeurs de teneurs en fer total de l eau brute et des hauteurs de pluie tomb es pendant les p riodes de mesures sur les autres sites aboutit au m me constat appara t que les teneurs en fer total de l eau brute voluent la hausse durant les 24 48 heures suivant les pluies Les brusques variations de teneurs en fer total qui apparaissent sur la courbe sont fonction des v nements pluvieux importants C est ainsi que sur le graphique la p riode des plus fortes teneurs en fer total mesur es sur le site correspond 35 30 mg l 25 20 15 10 Teneurs en Fer Total 12 4 1991 18 4 1991 2 5 1991 28 5 1991 31 5 1991 6 6 1991 14 6 1991 5 7 1991 11 7 1991 22 7 1991 25 7 1991 1 8 1991 6 8 1991 9 8 1991 12 8 1991 16 8 1991 19 8 1991 22 8 1991 3 9 1991 Fig 6 1 E
79. u telle autre unit d pend de la teneur en fer total de l eau brute C est ainsi que l unit type est utilis e sur des forages dont la teneur en fer total ne d passe pas 5 mg l tandis que le type ADAF est utilis dans les cas des teneurs tr s lev es plus de 10 mg l ABSTRACT Data collected from hydraulic departments in many countries in south of Sahara show a high rate of abandoned boreholes becauses of the high concentrations of iron in water Engineers from CREPA Centre Regional pour l Eau Potable et l Assainissement Faible Co t worked over 3 years to set up simple and low cost techniques to remove iron from groundwater These years of research were carried out on 2 types of iron removal system named Iron Removal Units unit and ADAF unit respectively A ration Filtration and A ration D cantation Adsorption Filtration in French The matterial used to make the AF type unit could be reinforced concrete as weel as metal sheet The advantage of the AF type unit in metal is that it can be moved from one place to another if needed The ADAF type unit is made of masonery The studies were performed on 6 sites 3 sites for each type of unit All the sites are in rural area in an average distance of 10 km from Ouagadougou city the capitale of Burkina Faso except the site of Dagnoen in the centre of the town with an AF type unit This research allows us to determine the grain
80. unit de deux principes de fonctionnement fonctionnement de haut en bas ou de bas en haut selon le sens de l coulement de l eau dans l ouvrage VUE EN PLAN 1 30 CUES COUPE LONGITUDINALE VERTICALE E 1 15 D viation 24314047 21 40d saint Chapitre 3 Unit s de D ferrisation Exp riment es par le CREPA PSSSSSS SSI ler NN NANNASANNY RSS EECH Fig 3 2 Vue en plan d un dispositif de d ferrisation type en b ton arm Fig 3 3 Coupe verticale d un dispositif de d ferrisation type en b ton arm Chapitre 3 Unit s de D ferrisation Exp riment es par le CREPA Lorsque le corps de l ouvrage est m tallique l unit de d ferrisation type AF comporte les l ments suivants une conduite d alimentation connect e l exhaure de la pompe du forage La conduite d alimentation est munie son extr mit d un syst me de perforation assurant une r partition uniforme de l eau en fines gouttelettes sur toute la surface de la zone d a ration un f t d une hauteur de 60 cm contenant du gravier quartz grossier de granulom trie comprise entre 2 5 et 5 cm sur une paisseur de 20 cm Cette couche de gravier repose sur un grillage m tallique en dessous duquel se trouvent des trous d a ration de 5 cm de diam tre perfor s sur les parois du f t et espac s de 10
81. urait t beaucoup plus ais Malheureusement un bon rendement n est pas signe de respect de la norme valeur de la teneur en fer total de l eau trait e inf rieure ou gale 0 3 mg l En effet des teneurs en fer total de l eau brute et de l eau trait e respectivement de 19 30 et 0 41 ou de 30 20 et 0 70 ou de 26 10 et 0 65 ou de 28 40 et 0 45 mg l correspondent des rendements de 98 alors que dans aucun de ces cas ci la norme n est respect e Cela nous am ne donc axer l analyse sur la teneur en fer total de l eau trait e Un autre aspect qui rend difficile la comparaison c est que l abattement de la teneur en fer total de l eau trait e par rapport l eau brute ne suit aucune logique math matique Cela se remarque ais ment en observant la disparit des valeurs consign es en Annexe F Ce ph nom ne n a pas permis de sortir un mod le math matique r gissant l limination du fer dans ces unit s En plus de la teneur en fer total de l eau brute un second point de comparaison dans le choix de l unit a t sp cifi au cours de l tude le temps de fonctionnement de l unit V1 3 3 1 Choix de l Unit par Rapport au Temps de Fonctionnement Le temps de fonctionnement d une unit de d ferrisation est le temps qui s pare deux lavages cons cutifs Ce temps est plus lev dans le cas de l unit type ADAF que dans celui de l unit type AF Cela se comprend facilement du fait de la pr sence de la chambr
82. ut et de haut en bas 52 Chapitre 6 R sultats Analyse Tableau 6 3 Caract ristiques optimales des couches de mat riaux mettre en place dans une unit de d ferrisation type AF fonctionnant de bas en haut NATURE MATERIAU DU Utilis comme Utilis comme Utilis comme MATERIAU 2 me couche 3 me couche 4 me couche UTILISE Granulo Epaisseur Granulo Epaisseur Granulo Epaisseur m trie de couche m trie de couche m trie de couche Gravier 5 2 lat ritique 8mm 15cm 4 mm 20 cm Gravier 5 3 granitique 8 mm 15 cm 5 mm 20 cm Sable 0 8 2 mm 20cm Tableau 6 4 Caract ristiques optimales des couches de mat riaux a mettre en place dans une unit de d ferrisation type AF fonctionnant de haut en bas NATURE MATERIAU DU Utilis comme Utilis comme Utilis comme MATERIAU 2 me couche 3 me couche 4 me couche UTILISE Granulo Epaisseur Granulo Epaisseur Granulo Epaisseur m trie de couche m trie de couche m trie de couche Gravier 2 5 lat ritique 4 mm 20 cm 8 mm 15 cm Gravier 5 granitique 5 mm 20 cm 8 mm 15 cm Sable 0 8 2 mm 20 cm 5 LA Chapitre 6 R sultats Analyse MU REMARQUE L on serait tent de penser que la travers e des couches de gravier lat ritique entra nerait une augmentation du fer sous forme de compos s cf chapitre II Il faut faire la diff rence entre deux milieux bie
83. vient 11 000 francs CFA m tre soit 22 US m tre solution propos e dans certaines r gions du Mali o plus de 500 forages ont t abandonn s par les populations Aussi la solution propos e ne r sout elle pas totalement le probl me au cas o la pr sence du fer est d origine g ologique Chapitre 1 Introduction Face cette situation la demande du programme PNUD Banque Mondiale et le Groupe R gional pour l Eau et l Assainissement GREA le Centre R gional pour l Eau Potable et l Assainissement faible co t CREPA a conduit pendant quatre ann es un programme de recherche dans le but d identifier et d adapter des techniques simples de d ferrisation peu co teuses pour les communaut s villageoises Cette recherche s inscrit dans le cadre de la strat gie adopt e par le CREPA pour le d veloppement et la promotion des technologies appropri es d Alimentation en Eau Potable et d Assainissement AEPA Cette strat gie s articule autour des objectifs globaux suivants entreprendre la recherche pour rendre acceptable le rapport co t efficacit dans l ex cution des projets promouvoir la diss mination des informations relatives aux technologies faible co t stimuler la participation communautaire afin d impliquer davantage les populations b n ficiaires aux diff rentes tapes du projet r aliser des ouvrages dont la construction l entretien et la maintenance peuvent tre effectu es facile
84. volution de la teneur en fer total l entr e du pilote de deferrisation de Balkui Ecole entre Avril et Septembre 1991 48 Chapitre 6 R sultats Analyse 60 Hauteurs des pluies mm Wer Es er eee Sree ae ii TO o OO O D ADAM eo oo OO Oo O 0 AS Oe Cem COOC OO 0 CO NN NN lt lt O Fig 6 2 Hauteurs pluviom triques enregistr es entre Avril et Septembre 1991 celle o les hauteurs de pluie les plus lev es ont t enregistr es Il s agit en l occurrence des mois d ao t et de septembre Cette analyse nous permet de tirer la conclusion suivante l augmentation de la teneur en fer total de l eau brute des forages tudi s est li e la nature du sol Pour mieux comprendre le ph nom ne analysons la coupe g ologique du sol au niveau du forage de Balkui Ecole les coupes g ologiques des sols pour les autres forages se trouvent en Annexe E La couche g ologique rencontr e sur les 5 premiers m tres de profondeur est constitu e de cuirasse lat ritique Pendant et apr s les v nements pluvio orageux cette couche de lat rite est lessiv e la suite de l infiltration de l eau Le fer ainsi contenu dans cette couche sous forme de min raux devient soluble et est entra n en profondeur jusqu la nappe 49 Chapitre 6 R sultats Analyse VI2 PERFORMANCE
85. x d adsorption d o le nom donn au bassin Les diff rentes couches sont s par es par un grillage en poly thyl ne le bassin de filtration de forme rectangulaire il est long de 50 cm et large de 30 cm avec une profondeur de 80 cm L arase sup rieure du mur qui le s pare du bassin d adsorption a la forme d un d versoir orient vers le bassin de filtration Le bassin de filtration est muni sa base d un tuyau de vidange identique celui du bassin de d cantation et plac du m me c t Il contient une couche de gravier quartz grossier de granulom trie comprise entre 2 5 et 5 cm dans laquelle plonge l extr mit du tuyau de prise d eau Sur ce gravier repose une couche de sable de granulom trie comprise entre 0 8 et 2 mm servant de couche de filtration par excellence Un tuyau de trop plein est plac sur l une des parois du bassin vers l ext rieur 10 cm au dessus du niveau du d versoir 22 Chapitre 3 Unit s de D ferrisation Exp riment es par le CREPA III 2 1 1 Organes Annexes tuyau d alimentation de l unit reliant la pompe au canal d alimentation de l unit il ale m me diam tre que le tuyau de prise Il est muni d une vanne de r glage Une conduite parall le permet de pr lever directement l eau brute plate forme de r partition plac e sous le couvercle du bassin de d cantation et juste au dessus des trous d a ration elle a une longueur de 85 cm une largeur de 15 cm et une

La déferrisation -- —-~___ des eaux de forage

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