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1 N° d’ordre : 2010 EMSE 0569 THESE présentée par Hakima EL HAITE Pour obtenir

1 N° d’ordre : 2010 EMSE 0569 THESE présentée par Hakima EL HAITE Pour obtenir le grade de Docteur de l’Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne Spécialité : Sciences et Génie de l’Environnement TRAITEMENT DES EAUX USEES PAR LES RESERVOIRS OPERATIONNELS ET REUTILISATION POUR L’IRRIGATION Soutenue à Saint Etienne… le 12 Avril 2010 Membres du jury Rapporteurs : Miguel LOPEZ-FERBER Professeur, EMA, Alès Driss KHOMSI Professeur, Ecole Mohammedia, Rabat Examinateurs : Jacques BREGEON Professeur, Ecole Centrale, Paris Abdellah FROUJI Professeur, Ecole Mohammedia, Rabat Directeur(s) de thèse : Jacques BOURGOIS Professeur, ENSMSE, Saint-Etienne Valérie LAFOREST Chargée de recherche (HDR), ENSMSE, Saint-Etienne 2 Spécialités doctorales : Responsables : SCIENCES ET GENIE DES MATERIAUX MECANIQUE ET INGENIERIE GENIE DES PROCEDES SCIENCES DE LA TERRE SCIENCES ET GENIE DE L’ENVIRONNEMENT MATHEMATIQUES APPLIQUEES INFORMATIQUE IMAGE, VISION, SIGNAL GENIE INDUSTRIEL MICROELECTRONIQUE J. DRIVER Directeur de recherche – Centre SMS A. VAUTRIN Professeur – Centre SMS G. THOMAS Professeur – Centre SPIN B. GUY Maître de recherche – Centre SPIN J. BOURGOIS Professeur – Centre SITE E. TOUBOUL Ingénieur – Centre G2I O. BOISSIER Professeur – Centre G2I JC. PINOLI Professeur – Centre CIS P. BURLAT Professeur – Centre G2I Ph. COLLOT Professeur – Centre CMP Enseignants-chercheurs et chercheurs autorisés à diriger des thèses de doctorat (titulaires d’un doctorat d’État ou d’une HDR) AVRIL BATTON-HUBERT BENABEN BERNACHE-ASSOLANT BIGOT BILAL BOISSIER BOUCHER BOUDAREL BOURGOIS BRODHAG BURLAT COLLOT COURNIL DAUZERE-PERES DARRIEULAT DECHOMETS DESRAYAUD DELAFOSSE DOLGUI DRAPIER DRIVER FEILLET FOREST FORMISYN FORTUNIER FRACZKIEWICZ GARCIA GIRARDOT GOEURIOT GRAILLOT GROSSEAU GRUY GUY GUYONNET HERRI INAL KLÖCKER LAFOREST LERICHE LI LONDICHE MALLIARAS MOLIMARD Stéphane Mireille Patrick Didier Jean-Pierre Essaïd Olivier Xavier Marie-Reine Jacques Christian Patrick Philippe Michel Stéphane Michel Roland Christophe David Alexandre Sylvain Julian Dominique Bernard Pascal Roland Anna Daniel Jean-Jacques Dominique Didier Philippe Frédéric Bernard René Jean-Michel Karim Helmut Valérie Rodolphe Jean-Michel Henry George Grégory Jérôme MA MA PR 1 PR 0 MR DR PR 1 MA PR 2 PR 0 DR PR 2 PR 1 PR 0 PR 1 IGM PR 1 MA PR 1 PR 1 PR 2 DR 0 PR 2 PR 1 PR 1 PR 1 DR MR MR MR DR MR MR MR DR PR 2 PR 2 DR CR CR CNRS EC (CCI MP) MR PR 1 MA Mécanique & Ingénierie Sciences & Génie de l'Environnement Sciences & Génie des Matériaux Génie des Procédés Génie des Procédés Sciences de la Terre Informatique Génie Industriel Génie Industriel Sciences & Génie de l'Environnement Sciences & Génie de l'Environnement Génie industriel Microélectronique Génie des Procédés Génie industriel Sciences & Génie des Matériaux Sciences & Génie de l'Environnement Mécanique & Ingénierie Sciences & Génie des Matériaux Génie Industriel Mécanique & Ingénierie Sciences & Génie des Matériaux Génie Industriel Sciences & Génie des Matériaux Sciences & Génie de l'Environnement Sciences & Génie des Matériaux Sciences & Génie des Matériaux Génie des Procédés Informatique Sciences & Génie des Matériaux Sciences & Génie de l'Environnement Génie des Procédés Génie des Procédés Sciences de la Terre Génie des Procédés Génie des Procédés Microélectronique Sciences & Génie des Matériaux Sciences & Génie de l'Environnement Mécanique et Ingénierie Microélectronique Sciences & Génie de l'Environnement Microélectronique Mécanique et Ingénierie CIS SITE CMP CIS SPIN SPIN G2I G2I DF SITE SITE G2I CMP SPIN CMP SMS SITE SMS SMS G2I SMS SMS CMP CIS SITE SMS SMS SPIN G2I SMS SITE SPIN SPIN SPIN SPIN SPIN CMP SMS SITE SMS CMP SITE CMP SMS 3 MONTHEILLET PERIER-CAMBY PIJOLAT PIJOLAT PINOLI STOLARZ SZAFNICKI THOMAS TRIA VALDIVIESO VAUTRIN VIRICELLE WOLSKI XIE Frank Laurent Christophe Michèle Jean-Charles Jacques Konrad Gérard Assia François Alain Jean-Paul Krzysztof Xiaolan DR 1 CNRS PR 2 PR 1 PR 1 PR 0 CR MR PR 0 MA PR 0 MR DR PR 1 Sciences & Génie des Matériaux Génie des Procédés Génie des Procédés Génie des Procédés Image, Vision, Signal Sciences & Génie des Matériaux Sciences & Génie de l'Environnement Génie des Procédés Microélectronique Sciences & Génie des Matériaux Mécanique & Ingénierie Génie des procédés Sciences & Génie des Matériaux Génie industriel SMS SPIN SPIN SPIN CIS SMS SITE SPIN CMP SMS SMS SPIN SMS CIS Glossaire : Centres : PR 0 PR 1 PR 2 MA(MDC) DR Ing. MR(DR2) CR EC IGM Professeur classe exceptionnelle Professeur 1ère catégorie Professeur 2ème catégorie Maître assistant Directeur de recherche Ingénieur Maître de recherche Chargé de recherche Enseignant-chercheur Ingénieur général des mines SMS SPIN SITE G2I CMP CIS Sciences des Matériaux et des Structures Sciences des Processus Industriels et Naturels Sciences Information et Technologies pour l’Environnement Génie Industriel et Informatique Centre de Microélectronique de Provence Centre Ingénierie et Santé Dernière mise à jour le : 9 mars 2010 4 Remerciements Au préambule de ce modeste travail, je tiens à remercier mon directeur de thèse Monsieur Jacques BOURGOIS professeur à l’Ecole des Mines de Saint-Etienne, sans le soutien duquel ce travail n’aurait pas abouti. Je remercie également Madame Valérie LAFOREST chargée de recherche à l’Ecole des Mines de Saint- Etienne et Monsieur Driss KHOMSI, Professeur chercheur à l'école Mohammedia des ingénieurs, pour leur support technique et scientifique constants. Je voudrais aussi remercier Monsieur Abdellah FROUJI Professeur chercheur à l'école Mohammedia des ingénieurs pour avoir consacré de son temps pour l’amélioration de la qualité de ce travail. Tous mes hommages vont aussi à Mr Jacques BREGEON Directeur du collège des hautes études de l’environnement et Développement durable et Mr Miguel LOPEZ-FERBER professeur à l’Ecole des Mines d'Alès pour avoir accepté d’être membre de mon jury de thèse et de faire le déplacement pour honorer de leur présence et leur participation la soutenance de ce travail. Je voudrais aussi témoigner ma gratitude à mon grand professeur Marcelo JUANICO, directeur général de Juanico – Environmental Consultants Ltd., pour m’avoir formée et encadrée durant mes premières années de recherche et m’avoir permis de disposer de tous les résultats de ses travaux. Mes remerciements, à mes collaborateurs et à l’équipe du secrétariat d’EAU Globe. Je ne remercierai jamais assez mon mari pour son soutien et ses encouragements qui me tirent toujours plus haut et me poussent toujours plus loin. A mes enfants, à qui j’espère ce travail apportera la conviction qu’on n’est jamais assez vieux pour apprendre, avancer et réussir ! Enfin permettez-moi de dédier ce travail à mon défunt père qui de son vivant a toujours clamé que le meilleur héritage qu’un homme pouvait laisser à ses enfants était leur instruction. 5 Abstract The shortage of water resources and the difficulties that stand in the way of their mobilization on the one hand and the extravagant cost of drinking water on the other, have prompted local authorities and the managers of the golf course in the town of Benslimane to embark upon an alternative resource namely reusing treated effluent for the irrigation of the golf course. The Sewage Treatment Plant of Benslimane (STEP) includes an open-air conventional lagoon system and four operational reservoirs with a total volume of 300000 m3. (75 000 m3/reservoir, on area of 22000 m2 per reservoir used for storing and finishing water). The reservoirs are 5 m depth and the main retention time is about 35 days. 1m3 sheet of water is expected to remain always at the bottom of the reservoir as non– operational volume. The average removal of pollution concentration parameters in the treatment chain reveals a classical removal rate between different stages of the treatment and an exceptional fecal coliform removal level in the operational reservoirs. Indeed, analysis of the changing parameters of pollution from entering the reservoir and its outlet shows a removal rate of 60% for BOD5, 40% for COD, 48% for TSS and 98% for coliform. Changes in levels of various pollution parameters under the same regime of operation is synchronous and shows that reservoirs, that are operated the same way and in the same environmental conditions, give the same performance with a slight lag in relation to differences in retention time and weather conditions . The analysis of correlations of different parameters in the operational tanks results in the following findings: (1) a negative correlation of 0.72 between temperature and TSS showing better performance in summer than in winter (2) .With a longer retention time, the pH in the reservoir operations tends to decline. This decrease is accompanied by a decrease in COD. The decrease in pH may be related to the release of CO2 due to photosynthesis and the emulation of chemical reactions in water (3), the increase in dissolved oxygen causes a higher bacterial activity resulting in an increase in BOD. With a longer retention time, the levels of fecal coliform and BOD decreased. The coliform decrease over time can be explained by the decrease in their proliferation and/or mortality 4). A very strong correlation between TSS and BOD was also observed and indicates that much of the TSS in the reservoir are mainly bacteria (r = 0.96) and thus are essentially biodegradable and thus explain the positive correlation between TSS and BOD(r = 0.87). The reservoirs conditions have not changed; the leading factor is the stopping power of uploads/Science et Technologie/ hakima.pdf