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1 Remerciements Ce travail de recherche a été réalisé au Laboratoire Matériaux

1 Remerciements Ce travail de recherche a été réalisé au Laboratoire Matériaux et Environnement. J’adresse mes plus sincères remerciements à mon encadrant Monsieur le Professeur Nour-Eddine ELALEM pour m’avoir accueilli au sein de son équipe du Laboratoire Matériaux et Environnement et pour m’avoir fait l’honneur de diriger ce travail, je suis très reconnaissant pour la confiance et le soutien permanent qu’il m’a témoigné dans cette étude ainsi que ses compétences scientifiques et pédagogiques qui m’ont permis de mener à bien ce projet. Je tiens à remercier tout particulièrement Madame Houria BENYAICH, Professeur à la Faculté des Sciences d’Agadir de m’avoir fait l’honneur de présider le jury. J’exprime toute ma gratitude à Monsieur Mohamed AZZI, Professeur à la Faculté des Sciences Ain Chock de Casablanca, Monsieur Abdeljalil ZOUHRI, Professeur à la Faculté des Sciences et Techniques de Settat et Monsieur Lahcen BAZZI, Professeur à la Faculté des Sciences d’Agadir qui ont accepté d’examiner ce travail et m’ont fait l’honneur d’en être rapporteurs. Je remercie également très sincèrement Monsieur Mustapha HILALI, Professeur à la Faculté des Sciences d’Agadir et Monsieur Said MANÇOUR-BILLAH, Professeur à la Faculté des Sciences d’Agadir pour l’intérêt qu’ils ont apporté à ce travail et d’avoir accepté en être examinateurs. J’adresse également mes sincères remerciements à Monsieur Brahim SADIK Directeur de l’office national de l’eau et de l’électricité (Branche Eau) d’Agadir et Monsieur Mohamed AHOUZI chef de la division industrielle de l’office nationale de l’eau et de l’électricité (Branche Eau) d’Agadir pour l’importance qu’ils donnent à la recherche scientifique. J’adresse également mes sincères remerciements à ma femme, Madame Zohra ERRABHI pour son soutien et ces encouragements. Je ne saurais oublier toute l’équipe du laboratoire régional de l’office nationale de l’eau potable. Toute ma reconnaissance va à Monsieur Mohamed L’Hou, Monsieur Driss ERRADI, Madame Rachida SERRAR, Mademoiselle Rachida MAFROUD, Monsieur Mohamed ANDJAR, Monsieur Farssi BOUCHTA, et Madame Naima MOUNIR pour leurs aident et leurs encouragements. Enfin je voudrais remercier ma famille, mes amis, et tous qui ont contribué de prés ou de loin au bon déroulement de cette thèse, par leur conseil ou simplement par leur présence. 2 DEDICACES A la mémoire de mes parents A ma femme et mes enfants A mes frères A ma sœur A toute ma famille A mon encadrant A tous mes collègues A tous mes amis Je dédie ce travail 3 TABLE DES MATIERES INTRODUCTION GENERALE 8 CHAPITRE I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE 11 A- EAUX USEES 11 I- Définition des eaux usées 11 I-1 Eaux usées domestiques 11 I-2 Eaux usées industrielles 11 I-3 Eaux pluviales 12 I-4 Polluants d’origine agricoles 12 II- Caractérisation qualitative des eaux usées 12 II-1- Caractéristiques physiques de l’eau usée 12 II-2- Caractéristiques chimiques de l’eau usée 12 III- Caractérisation quantitative des eaux usées 13 IV- Epuration des eaux usées 14 V- Méthodes d’épuration des eaux usées 21 V-1 Techniques intensives 21 V-2 Techniques extensives 24 B- LES METAUX LOURDS 33 I - Définitions 33 II - Origines des métaux lourds 35 III - Toxicité et techniques d’élimination des métaux lourds 36 III - 1 - Cadmium 36 III - 2 - Plomb 39 III - 3 - Chrome 41 III - 4 - Zinc 46 III - 5 - Arsenic 48 CHAPITRE II : MATERIEL ET METHODES EXPERIMENTALES 56 I- Site d’étude 57 II- Matériel et méthodes 59 III- Analyse granulométrique des sables utilisés 60 III-1 Caractéristiques des matériaux filtrants 61 III-2 paramètres granulométriques 61 III-3 paramètres pondéraux 61 III-4 Les valeurs déduites 62 4 VI - Performance épuratoire du massif filtrant 63 VI - 1 Détermination de la demande biochimique en oxygène (DBO5) 64 VI - 2 Détermination de la demande chimique en oxygène (DCO) 64 VI - 3 Détermination de la matière en suspension (MES) 64 VI - 4 Détermination des orthophosphates (PO4 3-) 65 VI - 5 Détermination de l’azote ammoniacale (NH4 +) 65 VI - 6 Détermination des nitrites et nitrates (NO2 - et NO3 -) 67 VI- 7 Détermination des métaux lourds 69 CHAPITRE III : RESULTATS ET DISCUSSIONS 74 I- Analyse granulométrique 74 II- Suivi de quelques paramètres de pollution 77 II-1 Suivi de la demande biochimique en oxygène (DBO5) 78 II-2 Suivi de la demande chimique en oxygène (DCO) 78 II- 3 Suivi de la matiere en suspension (MES) 79 II- 4 Suivi des orthophosphates (PO4 3-) 79 II- 5 Suivi des éléments azotes (NH4 +, NO2 - , NO3 -) 80 II- 6 Suivi des métaux lourds (cas du Cd, Pb, Cr et Zn) 82 II-7 Conclusion 95 CHAPITRE IV : ETUDE DE L’ADSORPTION DES METAUX ETUDIES (Cd, Pb, Cr et Zn) SUR LE SABLE DE M’ZAR ET CELUI DE OUED SOUSS 91 I - Adsorption 91 I - 1 Isotherme de Langmuir 94 I - 2 Isotherme de Freundlich 96 II - Adsorption des métaux lourds (Zn, Cd, Pb et Cr) sur le sable M’zar 96 II - 1 Adsorption du zinc 96 II - 2 Adsorption du chrome 102 II - 3 Adsorption du plomb 108 II - 4 Adsorption du cadmium 113 II - 5 Conclusion 119 CHAPITRE V : COMPARAISON DES PERFORMANCES DU SABLE QUARTZEUX ET DU SABLE TITANIFERE UTILISES DANS LE PROCEDE D’INFILTRATION PERCOLATION DES EAUX USEES 121 I - Introduction 121 II - Matériels et méthodes 121 III- Résultats et discussions 122 5 III-1- Analyse des sables 122 III-2 - Analyses des eaux usées 124 III-3 - Utilisation du sable titanifère dans la décontamination des eaux souterraines de l’arsenic 128 III- 4 Conclusion 134 CONCLUSION GENERALE 135 PERSPECTIVES 137 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 138 ANNEXES 149 6 Abréviation OCP : Office chérifien de phosphate PVC : Polychlorure de vinyle DCO : Demande chimique en oxygène DBO5 : Demande biochimique en oxygène en cinq jours. MES : Matière en suspension MVS : Matière volatile en suspension SIC : Standard Industriel Classification NGL : Azote global STEP : Station d’épuration Eqh : Équivalent habitant MEST : Matière en suspension totale EPA : Environnemental Protection Agency ETM : Éléments traces métalliques Valeur Clarke : Valeur moyenne d’un élément chimique dans la croute terrestre CEE : Communauté économique européenne OMS : Organisation mondiale de la santé ADN : Acide désoxyribonucléique ARN : Acide ribonucléique IR : Rayonnements ionisants ATPase : Adénosine triphosphate AMMA : Acide monométhylarsonique ADMA : Acide diméthylarsinique V.M.A : Valeur maximale admissible MMA : Monométhylarsonique DMA : Diméthylarsonique E.D : Eau décantée D10 : Correspond à la grosseur des mailles du tamis qui laissent passer 10% de la masse de l’échantillon. 7 D60 : Correspond à la grosseur des mailles du tamis qui laissent passer 60% de la masse de l’échantillon. Cu = D60/D10 : Coefficient d’uniformité Psa : Poids spécifique apparent W : Teneur en eau Psg : Poids spécifique des grains solides Pss : Poids spécifique sec n : Porosité k : La perméabilité e : Indice de vide Pu : Masse unitaire sèche Dr : Densité relative AFNOR : Agence française de normalisation DJA : Dose journalière admissible S.A.A : Spectrophotomètre d’absorption atomique S.O.S : Sable Oued Souss S. M’zar ou SMZ : Sable de M’zar Kd : Coefficient de dissociation E.U.B : Eau usée brute E.E : Eau épurée MEB : Microscopie électronique à balayage. RAMSA : Régie autonome multiservice d’Agadir 8 INTRODUCTION GENERALE La sécheresse qu’a connue le Maroc, les impératifs de développement économique, la généralisation de l’accès à l’eau potable à tous les citoyens, la protection des milieux récepteurs sont les principaux moteurs de la dépollution des eaux usées avant leur éventuelle réutilisation. En générale on cite trois types de pollution de l’eau : * la pollution d’origine domestique et urbaine : Matières organiques, matières en suspension, matières azotées,… * La pollution d’origine industrielle : les unités industrielles génèrent des substances qui sont toxiques pour la faune et la flore. Au Maroc ces unités sont concentrées dans les grandes villes : Casablanca, Agadir, Berchid, Kénitra, Marrakech, Safi … (Cas de la cimenterie à Anza ville au nord d’Agadir, rejet de l’OCP à Safi, Usines industriels à Berchid) * La pollution d’origine agricole : les ressources naturelles (Rivières, aquifères et sol) sont soumises à des pollutions d’origine agricole, les éléments azotés les phosphates et les pesticides constituent les principaux polluants d’origine agricole. Or, la pollution par les éléments azotés et phosphatés résulte de l’excès de fertilisants utilisés, celle par les produits phytosanitaires provient d’une mauvaise utilisation de ces produits. L’excès de fertilisants et l’utilisation des pesticides pour la protection des cultures, l’amélioration de la productivité ont des conséquences négatives sur la qualité de l’eau mais aussi sur la santé des utilisateurs. Au Maroc, l’augmentation du volume des rejets des eaux usées des villes pose le problème de leur évacuation. Estimé en 1960, à 48 millions de m3/ an, ces rejets ont atteint en 2010 près de 666 millions de m3/ an. Pour les prévisions jusqu’à l’horizon de 2025, ces rejets seront de 1037 millions de m3/ an [1] d’où la nécessité de mettre en place un système d’épuration des eaux usées adéquat pour chaque ville du royaume suivant ses conditions économiques. Vue uploads/Science et Technologie/ these-aba-aaki.pdf