Les risques de la raréfaction de l’eau concernent tous les pays; pays en voie de développement ainsi que pays développés. Mais la « pénurie économique de l’eau », c’est-à-dire, le manque d’investissements appropriés dans le secteur de l’eau - ce qui aggrave considérablement la situation, est une problématique propre aux pays en voie de développement. Le manque d’un cadre législatif (respecté) fragilise encore davantage ces pays. Comment la GIRE (Gestion Intégrée des Ressources en Eau), peut-elle contribuer à un cadre de stabilité sociale, environnementale et économique ? Cette rencontre-conférence sera l’occasion d’aborder la question de l’eau en tant qu’enjeu central dans les pays en développement, tout en s'intéressant aux innovations permettant une meilleure gestion de celle-ci. En seconde partie de rencontre, le focus sera ainsi mis sur le traitement des eaux usées au Maroc à partir des travaux de Fouad Zouhir. Ce dernier mettra en évidence les systèmes d’épuration ayant pour principe le traitement naturel (filtres plantés, lagune, chenal algal,…) ainsi que les traitements plus complexes intensifiant les processus naturels (boues activées, systèmes à bioniques, filtre bactérien aérobie… ).

1. Eaux usées au Maroc: défit socio économique
Etude comparative
STEP Saada- Marrakech
Fouad ZOUHIR

2. POTENTIEL DES RESSOURCES EN EAUX AU MAROC
-Bilan Hydrique-

3. POTENTIEL DES RESSOURCES EN EAUX AU MAROC
-Contraintes et défis majeurs-
Le Maroc est un des pays qui est désormais confronté au problème de pénurie d’eau à cause de :
qRaisons naturelles :
La rareté et l'irrégularité spatio-temporelle de la ressource en eau :
◦ Forte irrégularité des précipitations dans le temps et dans l’espace. (changement climatiques)
◦ Potentiel limité avec une demande croissante en eau.
qRaisons économiques :
La concentration des activités socio-économiques dans des espaces restreints, ainsi que les besoins de
développement de l’agriculture intensive utilisant des quantités croissantes d’engrais chimiques et de
pesticides génèrent une pollution dépassant largement la capacité d'auto-épuration du milieu récepteur .
qRaisons institutionnelles :
La difficulté dans l’application des lois et réglementations qui régissent la préservation de la qualité de l'eau.

4. Les principaux problèmes identifiés par
le plan de la qualité de l’eau :
qLe problème de pollution des ressources en eau principalement par les eaux usées domestiques et
industrielles et déchets solides;
qLe sous-équipement en ouvrages d’épuration des eaux et un retard important en équipement en
réseaux d’assainissement ;
qLe problème de pollution des eaux souterraines principalement par les pollutions d’origine agricole
qLa surexploitation des nappes d’eau souterraine ;
qLe retard dans l’application des textes d’application de la Loi 10-95 sur l’Eau (actuellement la Loi 36-
15 sur l’Eau homologuée en 2016);
qLe manque de concertation et de coordination entre les différents acteurs de l’eau ;
qLe besoin de renforcement du programme de suivi et des programmes de lutte contre les pollutions
accidentelles.

5. Eaux usées au Maroc
-Production-
qDes quantités importantes de polluants
d'origine domestique sont déversées dans les
milieux naturels récepteurs.
q Les volumes annuels des rejets des eaux
usées des villes ont fortement augmenté au
cours des trois dernières décennies. Ils sont
passés de 48 millions à 600 millions de m3 de
1960 à 2005 pour atteindre environ 670
millions de m3 en 2010 (Fig. 1).
qDe même, les prévisions établies montrent
que ces rejets continueront à croître
rapidement pour atteindre 900 millions de m3
à l'horizon 2020 (Ministère chargé de l’Environnement
et délégué auprès du Ministre de l'énergie, des Mines, de
l'Eau, et de l'Environnement, 2015) 0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020
48
129
2…
370
495
666
900
Volume(Mm3)
Année
Fig. 1 : Statistiques et prévisions de production des eaux usées au Maroc

6. Eaux usées au Maroc
-Traitement des eaux usées au Maroc-
Fig,2 répartition des différents types de technologies de traitement des eaux usées existant au Maroc (Makhokh and Bourziza, 2011)

7. Caractéristiques des STEP réalisées
Gestionnaire Procédé de traitement
Nombre de STEP
réalisées
Population
correspondante (2010)
Débit de traitement (m3/j)
ONEE- Branche Eau
Lagunage (naturel ou aéré) 53 2077559 195498
Boues activées 6 565184 63275
Lits bactériens 3 139483 12655
Infiltration percolation 2 43692 2600
Régies
Lagunage (naturel ou aéré) 6 1347055 173180
Boues activées 3 2679680 238280
Infiltration percolation 1 730000 30000
Mixte 2 60000 31250
Communes
Lagunage naturel 3 64300 7020
Chenal algal 1 25000 1300
Concessionnaires
privés
Lagunage naturel 1 52000 6000
Boues activées 3 92159 37905
Total 84 7876112 798963

8. Caractéristiques des STEP encours de réalisation
Gestionnaire
Procédé de
traitement
Nombre de STEP
réalisées
Population
correspondante
(2010)
Débit de traitement (m3/j)
ONEE- Branche
Eau
Lagunage (naturel ou
aéré)
36 907745 89042
Boues activées 5 552264 42167
Lits bactériens 10 352236 29140
Fosse septique-puit
d'infiltration
3 27574 1697
Sous-total 54 1839819 162046
Régies
Lagunage (naturel ou
aéré)
2 37950 1 600
Boues activées 3 324750 44426
Prétraitement - 25910 300
Sous-total 5 388610 46326
Concessionnaires
privés
Boues activées 1 10000 1154
Total 60 2238429 209526

9. Contraintes et défis majeurs de traitement des
eaux usées au Maroc
Malgré les progrès réalisés par le Maroc en matière de traitement des eaux usées, la majorité des
biotechnologies pour le traitement des eaux usées domestiques mises en place dans plusieurs petites
et moyennes communautés ne sont toujours pas fonctionnelles pour les raisons suivantes :
• Coût élevé de l'électricité.
• Absence d'équipement et de maintenance.
• Absence de budget adéquat pour l'entretien et l'exploitation de STEP.
• Manque de coordination entre différents contributeurs dans la gestion des STEP.
• Le coût d'autres étapes de traitements telles que la désinfection afin d'avoir un effluent conforme aux normes
de réutilisation agricole.
• La nécessité de coûts supplémentaires pour les technologies de traitements des boues d’épuration.
• Manque de personnels techniques spécialisés dans le secteur tous les niveaux depuis la conception jusqu’à la
mise en œuvre et la gestion des projets.
• Les autorités responsables des eaux usées sont incapables de surveiller en permanence les paramètres
opérationnels dans une STEP.

10. Eaux usées industrielles :
Au-delà des rejets municipaux, la gestion des rejets industriels reste un volet important à
maîtriser. Le poids de ces rejets est très considérable et en croissance rapide.
En effet, ce type de rejet a un impact important en raison de sa composition qui perturbe le bon
fonctionnement des STEP, non prévues pour traiter ce type d’effluent, avec des répercussions
importantes sur la qualité des eaux usées traitées et la valorisation des boues et leurs
réutilisation.
Gestion des boues des stations d’épuration :
Gros volumes stockés dans les STEP… (enjeux majeur pour le Maroc)
Contraintes et défis majeurs de traitement
des eaux usées au Maroc

11. Dysfonctionnement des STEP
La Station d’Epuration et de Réutilisation des Eaux
Usées de Marrakech
- Objectifs de la mise en place de la STEP de Marrakech
qTraitement des eaux résiduaires urbaines de la ville
q Protection de l’Environnement et préservation des ressources
en eau.
qMobilisation d’une ressource renouvelable de 33 Millions
m3/an.
qAccompagnement du développement urbain et touristique.
qValorisation de biogaz et réduction de 60000 TeqCO2/an.

12. qInhibition par les paramètres caractéristiques des eaux brutes à traiter
◦ Débit d’alimentation
◦ pH
◦ Température
◦ Nutriments
◦ Composés toxiques
qProblèmes biologiques
◦ Inhibition par les bactéries filamenteuses
◦ Inhibition par les mousses
qProblèmes mécaniques
◦ Problèmes d’aération
qDysfonctionnement lié aux agitateurs
qGestion de la concentration des boues
Dysfonctionnement des STEP
La Station d’Epuration et de Réutilisation des Eaux
Usées de Marrakech

13. Dysfonctionnement du clarificateur STEP Marrakech
Dysfonctionnement des STEP
La Station d’Epuration et de Réutilisation des Eaux
Usées de Marrakech
Aérateurs – Boue activée- Marrakech

14. Étude comparative des 2 systèmes d’agitation dans
CHENAL ALGAL À HAUT RENDEMENT - CAHR

15. 15
CHENAL ALGAL À HAUT RENDEMENT - CAHR
Fait partie de la famille des lagunages
Le CAHR est une technique proposée par Oswald (1950).
•Principe: Maximiser la croissance et la production algale afin d’optimiser le processus d ’épuration.
•Il se distingue du lagunage traditionnel par:
*Profondeur < 1m
*Temps de séjours plus court
*Agitation mécanique continue:
Airlift ou roue à aube
® Ces 3 caractéristiques doivent permettre un brassage
en continu, une absence de stratification et un
développement intensif d’algues.

16. 16
OBJECTIFS DU TRAVAIL
Plan du CAHR SAADA (Marrakech – Saada)
Roue
à
aubes
Airlift
•Comparer des deux systèmes d’agitation Airlift & Roue à aube:
q Performances épuratoires
q Consommation énergétiques

17. 17
Roue à
aubes
Airlift
Vue d’ensemble du chenal de la station de Saada (Marrakech – Maroc)
Surface: 510 m² ou 544 m²
Volume: 255 m3 ou 288 m3

18. 18
vFosse 16 m3 séparée en deux.
v12 diffuseurs placé au fond d’une seule
partie de la fosse.
vSuppresseur avec un variateur de
fréquence
Surppresseur
OUTILS DE TRAVAIL
Airlift

19. 19
vRoue à aubes avec 8 pales
(180 cm x 45 cm).
vMoteur hydraulique 4kW.
vDistributeur manuel pour
régler la vitesse de rotation.
Moteur hydraulique
OUTILS DE TRAVAIL: Chenal Saada
Roue à aubes

20. 20
Objectifs de cette étude:
vComparer les deux systèmes d’agitations:
ü Performances épuratoires (hydrodynamique & transfert oxygène)
ü Consommations énergétiques
ÉTUDE HYDRODYNAMIQUE & TRANSFERTS GAZEUX
Résultats
Expérimentaux
+
Traitement des
données
Tc , Uc
Kla, AH, OC
Essai traçage
CAHR
KWh
Transfert C3H8- O2

21. 21
4 essais de traçage au sel NaCl (150 kg) pour chaque système
d’agitation:
•4 Qair (26, 37, 59 et 82 Nm³/h)
•4 vitesses de rotation de la roue à aubes (2tr/min,
3tr/min, 4tr/min, 5tr/min)
Courbe expérimentale avec l’ajustement avec l’équation de
Voncken
ÉTUDE HYDRODYNAMIQUE
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 1 2 3 4 5 6
Temps (h)
NaCl(g/L)
courbe expérimentale
Ajustement sur Pe
Ajustement sur Pe et Téta
Tc
Tc
Exemple d’essai de traçage dans le chenal Saada

22. 22
Consommation énergétique
Ø Airlift: courbes caractéristiques
Ø Roue à aubes:
§ Mesure de pression
§ Mesure de débit (débitmètre ultrasons)
Comparaison des deux systèmes d’agitation
4 essais de traçage au sel NaCl (150 kg) pour chaque système d’agitation:
•4 Qair (26, 37, 59 et 82 Nm³/h)
•4 vitesses de rotation de la roue à aubes (2tr/min, 3tr/min, 4tr/min, 5tr/min)
Dispositif de mesure du débit sur le circuit hydraulique de
la roue à aubes
ÉTUDE HYDRODYNAMIQUE

23. 23
Méthode gaz traceur
L’essai d’aération (Propane gaz traceur)
Propane
Rampe
d’insufflation
Dispositif expérimental des essais au propane
sur la station de Saada (Marrakech)
ÉTUDE DES TRANSFERTS GAZEUX
( )
( )
38,1
.
5,0
83
2
=÷÷
ø
ö
çç
è
æ
==
HCD
OD
pKla
Kla
R

24. 24
Emplacement
d’échantillonnage du
propane
Injection du
propane
Injection du traceur
(NaCl)
(b) (a)
Schéma résumant les points d’injection et de prélèvement lors des différents essais d’injection de propane
dans le chenal de Saada
ÉTUDE DES TRANSFERTS GAZEUX

25. 25
Résultats
Airlift est le meilleur en terme d’ efficacité et d’économie:
•Consommation énergétique: 3 à 5 fois moins que la roue à
aubes.
•Meilleur agitation
ÉTUDE HYDRODYNAMIQUE
0
1
2
3
4
5
0 3 6 9 12 15
Uc (cm/s)
PuissancekW
Air lift
Roue à aube
Comparaison de la puissance consommée de deux systèmes
d’agitation du CAHR
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 5 10 15 20 25 30
Profondeur (cm)
Intensitélumineuseµmol/m2
/s
Air lift Roue à aube
Évolution de l’intensité lumineuse en fonction de la profondeur et
du système d’agitation dans le chenal algal à haut rendement

26. 26
Airlift Roue à aubes
Essai 25 Hz 30 Hz 40 Hz 50 Hz 2 tr/min 3 tr/min 4 tr/min 5 tr/min
Temps de circulation Tc (h) 0,87 0,76 0,59 0,49 1,26 0,73 0,63 0,52
Vitesse de circulation
Uc (cm/s)
7,69 8,85 11,35 13,47 5,19 8,69 10,32 12,59
Consommation horaire (kWh) 0,47 0,57 0,76 0,95 1,01 2,56 3,55 4,77
Consommation journalière (kWh) 11,3 13,7 18,2 22,8 24,24 61,44 85,20 114,48
Consommation sur un an de
fonctionnement
(kWh)
4117 4466 2207 2143 8847 22425 31098 41785
Prix de la consommation d’un an
(Euro)
741 899 1198 1498 1592 4037 5598 7521
Comparaison de la consommation énergétique
Coût investissement:
•Airlift 7000 Euro
•Roue à aubes 2000 Euro
ÉTUDE HYDRODYNAMIQUE

27. 27
40
55
70
85
100
115
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Temps (min)
Propane(mg/l)
Désorption du gaz
Désorption du gaz
Résultats
Méthode des plateaux
Exemple de strippage du propane dans CAHR
( )
( )dp
up
c
p
QC
QC
T
Kla
*
*
ln*
1
=
( )
( )dp
up
c
p
QC
QC
T
Kla
*
*
ln*
1
=
Kla-02
ÉTUDE DES TRANSFERTS GAZEUX
OC, AH, ASB
OC : capacité d’oxygénation (kg O2/m³.h)
AH : apport horaire (kg/O2h)
ASB : Apport spécifique brut (kg O2/kWh)

28. 28
Comparaison des deux systèmes d’agitation
0
1
2
3
4
5
6
0 1 2 3 4 5 6
AH (kg O2/h)
Puissance(kWh)
Roue à aube Air lift
L’énergie consommée en fonction de l’apport horaire pour les deux systèmes
d’agitations
ÉTUDE DES TRANSFERTS GAZEUX

29. 29
Airlift Airlift Airlift Roue à aubes
Roue à
aubes
Roue à
aubes
Essai 30 Hz 40 Hz 50 Hz 3 tr/min 4 tr/min 5 tr/min
AH (kgO2/h) 1,64 4,42 5,70 0,30 0,47 0,71
Apport journalier
(kgO2/j)
39,31 106,15 136,70 7,10 11,26 17,14
Temps de
fonctionnement
nécessaire (h)
21,43 7,94 6,16
Consommation horaire
(kWh)
0,57 0,76 0,95 2,56 3,55 4,77
Consommation
journalière (kWh)
12,24 6,05 5,87 61,44 85,2 114,48
Consommation sur 1 an
(kWh)
4466 2207 2143 22425 31098 41785
Prix de 1 kWh (Dirham) 1,113 1,113 1,113 1,113 1,113 1,113
coût énergétique sur 1
an (Dirham)
4970 2456 2385 24959 34612 46506
Transferts gazeux: Saada
Exemple:
•Charge in = 27kg DBO/ jour
•Pour épuration totale sans nitrification,
la demande en oxygène sera de l’ordre
de:
1,148 kg O2/ kg DBO.
•Demande journalière en oxygène sera
de 31 kgO2/j

30. 30
Conclusions
•La comparaison des deux systèmes nous a permis d’établir que l’airlift sera nettement plus rentable
et plus efficace, malgré un coût d’investissement plus élevé.
•Cette étude des transferts gazeux a confirmé les conclusions dégagées lors de l’étude
hydrodynamique. En effet l’airlift se montre plus convainquant du point de vue économique et en terme
d’efficacité.
•Perspective, la réhabilitation de la STEP chenal algal à haut rendement Aataouia avec airlift.
CONCLUSIONS

31. MERCI : ‫ﺷ‬‫ﻛ‬‫ر‬‫ا‬