26554 Note Technique Def A0 56r6d

DIRECTION REGIONALE CHARGEE DES PROVINCES SAHARIENNES -*-*-

ALIMENTATION EN EAU POTABLE DU CENTRE GUELTAT ZEMMOUR - PROVINCE DE BOUJDOUR -

MISSION I NOTE TECHNIQUE

2006554\M1\E\NT_A0

Août 2010

SOMMAIRE I.

INTRODUCTION

II.

5

DONNEES GÉNÉRALES 6

II.1. II.2.

SITUATION GÉOGRAPHIQUE 6 CADRE ISTRATIF 6

II.2.1. II.2.2. II.2.3. II.2.4. II.2.5.

II.3.

Géologie 8 Topographie Climatologie Hydrogéologie Hydrologie

8 8 9 9

ACTIVITÉS ÉCONOMIQUES 10

II.3.1. II.3.2. II.3.3. II.3.4. II.3.5.

II.4.

Agriculture Pêche maritime Commerce Artisanat 10 Tourisme 10

10 10 10

INFRASTRUCTURES DE BASE 11

II.4.1. II.4.2. II.4.3.

II.5.

Voirie 11 Electricité Téléphone

11 11

SERVICES PUBLICS 11

III.

SITUATION ACTUELLE D’AEP 12

IV.

BESOINS ET RESSOURCES EN EAU 13

IV.1. IV.2. IV.3. IV.4. IV.5.

V.

DONNÉES URBANISTIQUES 13 POPULATION 14 BESOINS EN EAU 15 RESSOURCES EN EAU 15 BILAN BESOINS – RESSOURCES

STATION DE TRAITEMENT V.1. V.2. V.3.

16

17

INTRODUCTION 17 QUALITÉ DES EAUX SAUMÂTRES DU FORAGE 194/124 STATION DE DÉMINÉRALISATION 19

V.3.1. V.3.2. V.3.3.

Site de la station de déminéralisation (SD) Variantes proposées 19 Etude de la variante N°1 20

V.3.3.1. V.3.3.2. V.3.3.3. V.3.3.4. V.3.4.

19

Déferrisation-démanganisation physico-chimique.....................................20 Unité de déminéralisation............................................................................32 Pompage pour la reprise de l’eau potable vers le réservoir de distribution.45 Alimentation électrique...............................................................................45

Etude de la variante N°2

V.3.4.1. V.3.4.2.

17

47

Déferrisation-démanganisation physico-chimique.....................................47 Unité de déminéralisation............................................................................47

V.3.4.3. V.3.4.4. V.3.5.

Ouvrages communs aux deux variantes

V.3.5.1. V.3.5.2. V.3.5.3. V.3.5.4. V.3.5.5. V.3.6. V.3.7.

VI.

Comparaison économique des variantes de traitement 61 Description de la solution retenue 62

Calcul des pertes de charge

VI.1.1.1. VI.1.1.2. VI.1.2.

VI.1.3. VI.1.4. VI.1.5.

VI.2.

65

Pertes de charge linéaires............................................................................65 Pertes de charge singulières........................................................................65

Conduite 66

VI.1.2.1. VI.1.2.2.

Matériau et assemblage...............................................................................66 Pression caractéristique..............................................................................66

Groupes de pompage Groupes électrogènes Réservoir de stockage

66 67 68

DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES68

VI.2.1. VI.2.2. VI.2.3. VI.2.4. VI.2.5.

Points de départ et d’arrivée Conduite de refoulement 68 Station de pompage 69 Etude du régime transitoire70 Réservoir de stockage 70

RÉSEAU DE DISTRIBUTION

VII.1.

68

72

CRITÈRES DE DIMENSIONNEMENT 72

VII.1.1. VII.1.2. VII.1.3. VII.1.4. VII.1.5.

VII.2.

Horizon de calcul 72 Débit de dimensionnement 72 Répartition spatiale de la consommation Réseau de distribution 72 Vérification Incendie 73

DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES

VII.2.1. VII.2.2. VII.2.3. VII.2.4.

VIII.

65

CRITÈRES DE CONCEPTION 65

VI.1.1.

VII.

59

Eau de service..............................................................................................59 Citerne d’eau traitée....................................................................................59 Rejet des saumures......................................................................................59 Génie-Civil de l’usine..................................................................................60 Automatisme................................................................................................60

OUVRAGES D’ADDUCTION

VI.1.

IX.

Pompage pour la reprise de l’eau potable vers le réservoir de distribution.58 Alimentation électrique...............................................................................58

Etagement du réseau 74 Ossature principale du réseau projeté Simulation hydraulique du réseau projeté Vérification Incendie 74

ETUDE ECONOMIQUE ANNEXES

77

75

72

74 74 74

LISTE DES ANNEXES 1. Fiche technique du forage n° IRE 194/124 2. Bulletin d’analyse physico-chimique du forage n°IRE 194/124 3. Schéma synoptique du système d’AEP proposé 4. Projection ROPRO : Variantes 1 & 2 5. Comparaison économique des variantes de déminéralisation 6. Répartition spatiale de la population 7. Répartition nodale des consommations 8. Calcul des diamètres économique de la conduite de refoulement d’eau brute 9. Résultats de la simulation hydraulique du réseau de distribution 10. Résultats de la simulation hydraulique du réseau de distribution (Vérification Incendie) 11. Résultats de la simulation du régime transitoire (Sans protection Antibélier) 12. Résultats de la simulation du régime transitoire (Avec protection Antibélier) 13. Caractéristiques du Groupe de pompage choisi

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I.

INTRODUCTION Dans le cadre de la généralisation de la desserte en eau potable des centres et villes relevant des provinces sahariennes, l’Office National de l’Eau Potable (ONEP) envisage la réalisation du système d’alimentation en eau potable (AEP) du centre de Gueltat Zemmour. A cet effet, il a confié au CID les études de ce projet qui comportent les missions suivantes: Mission I Mission II

: Note technique sur l’AEP du centre de Gueltat Zemmour ; : Dossiers de consultation des entreprises.

La Mission I a pour objet l’identification et l’étude des variantes relatives aux tracés et l’implantation des ouvrages de production, d’adduction et de distribution. Elle aboutira à la définition de la solution la plus appropriée du point de vue technique et économique pour l’AEP du centre. La mission II sera consacrée à l’établissement des dossiers de consultation des entreprises selon la répartition en lots convenue en coordination avec l’ONEP. Le présent document constitue le rapport provisoire de la mission I. Il est organisé selon les chapitres suivants : Chapitre 1 Chapitre 2 Chapitre 3 Chapitre 4 Chapitre 5 Chapitre 6

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: Données de base ; : Evaluation des besoins en eau : Station de déminéralisation ; : Ouvrages d’adduction ; : Réseau de distribution ; : Coût du projet.

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II.

DONNEES GÉNÉRALES

II.1.

Situation géographique Le centre de Gueltat Zemmour est situé actuellement sur la route nationale n°5 à 260 km au sud de la ville de Laayoune, à 230 km à l’est de la ville de Boujdour et à environ 160 Km au sud de Boukraa. Les limites géographiques de la commune de Gueltat Zemmour sont :  Au nord : La commune de Boukraa (province de Laayoune) et la CR d’Amgala

(province de Semara) ;  Au sud : Région Oued Eddahab Lagouira ;  A l’Ouest : CR Jraifia et Lamsid (Province de Boujdour).  A l’Est : La Mauritanie,

II.2.

Cadre istratif La commune rurale de Gueltat Zemmour a été créée dans le cadre du découpage istratif de 1976 avant d’être subdivisée en deux communes en 1992 :  Au Nord Ouest : CR de Lamsid, sur la façade atlantique ;  Au Sud Est : CR de Gueltat Zemmour.

La commune de Gueltat Zemmour relève istrativement du cercle de Jraifia, dépendant de la province de Boujdour et de la région de Laayoune Boujdour Sakia El Hamra. La superficie de la commune de Gueltat Zemmour est de 21127 km2.

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Figure 1 : Carte de situation

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II.2.1. Géologie L’aire d’étude se situe dans un bassin synclinal d’axe SW-NE dont la disposition des couches est d’allure monoclinale, très calme à pendage régulier vers l’Ouest avec peu d’accidents. La série sédimentaire est constituée de :    

Trias à évaporites et anhydrite ; Jurassique inférieur et moyen marin, calcaire, transgressif ; Jurassique supérieur, calcaire ; Crétacé inférieur : - à la base, des formations marines à caractère régressif (argiles et calcaires argileux) dans la partie Nord du bassin et des faciès argilo-sableux d’origine continentale ailleurs ; - une série argilo-sableuse littorale ou continentale contenant d’abondants lignites ; et - au sommet, une couche de 200 à 500 m de sables grossiers.

 Crétacé supérieur, marin et transgressif, constitué de dolomies argileuses à la base

et des argiles bitumineuses ;  Paléocène-Eocène, débute par des grés sableux (centre et sud) et argiles sableuses (Nord), surmontés par les marnes à silice. L’Eocène se termine par la formation sableuse d’Aridal ;  Miocène, Pliocène et Quaternaire sont peu épais et de faible extension en général, de nature sableuse, ils reposent en discordance sur le crétacé ou le tertiaire. La zone d’étude fait partie de la plaine côtière qui est formée de dépôts tertiaires et quaternaires. Le relief est plat et uniforme, à l’exception de quelques dunes isolées et quelques légères dépressions fermées (Sebkhas) qui permettent de rompre la monotonie du paysage. II.2.2. Topographie Le relief de la zone d’étude est relativement plat et monotone avec quelques dépressions (Graras) de taille variable et talwegs dispersés. L’altitude ne dée pas les 80 m. La zone d’étude est située entre les côtes 273 m et 292 m NGM. Sa topographie est de direction générale Est-Ouest. II.2.3. Climatologie Le climat de la zone d’étude est de type Saharien sec, caractérisé par ses hautes températures et son aridité totale. Les températures moyennes sont comprises entre 13°C au mois de janvier et 29°C au mois de Juillet. Elles augmentent en fonction de l’éloignement de l’océan sous l’influence de l’hygrométrie. La pluviométrie n’est pas abondante, la moyenne annuelle est souvent inférieure à 40 mm. Les précipitations sont à caractère bref, violent et orageux. Les vents dominants sont sablonneux et soufflent fort du Nord-est au Sud-ouest. La région est occasionnellement le siège des vents de l’Est ou Chergui qui sont chauds et secs. Ces deux types de vents provoquent une évapotranspiration très forte défavorisant l’existence des cultures et les végétations steppiques

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II.2.4. Hydrogéologie La région de Boujdour est caractérisée par deux types de nappes phréatiques :  Nappe superficielle saumâtre et de faible productivité de 4 à 6 g/l qui s'est

développée au droit de Boujdour. Le puits équipé actuellement produit 5 1/s pour les besoins domestiques de la ville.  Nappe profonde du Crétacé qui s’étend sur tout le territoire de la province et qui

renferme une nappe captive qui circule dans les sables argileux du Crétacé inférieur et les grés dolomitiques du Crétacé supérieur. Cet aquifère a été reconnu par plusieurs forages profonds. Selon les données recueilles auprès de la Direction Régionale Hydraulique (DRH) du Sahara, Les nappes identifiées dans cette province sont : La nappe de Boujdour : C'est une nappe d'eau saumâtre 4 à 6 g/l qui s'est développée au droit de Boujdour. Le puits équipé actuellement produit 5 l/s pour les besoins domestiques de la ville. La nappe d’Aridal : Elle se situe dans la région d'Aridal à 40 Km à l'Est de Boujdour. Elle est de qualité acceptable mais d'extension limitée. Elle est actuellement exploitée pour l'alimentation en eau des populations rurales de cette région. La nappe de Gueltat Zemmour : Elle est contenue dans les fissures de roches ce qui limite incontestablement ses réserves. Les ouvrages d'exploitation réalisés dans cette zone ont permis la mise à jour de 5 l/s d'eau douce. Ce qui a contribué à satisfaire les besoins en eau des populations civiles et militaires dans cette région. Mais la sécheresse de ces dernières années a engendré une baisse des ressources de la nappe. La nappe du Crétacé : Elle demeure à peu prés identique à ce qu’elle est dans la province de Laayoune. Cependant; la profondeur du toit sous le sol s'enfonce rapidement de l'Est vers l'Ouest pour atteindre plus de 1500m au Sud de Boujdour. Les points d'eau captants ce réservoir à l'Ouest sont peu nombreux et se limitent aux deux forages artésiens de Jraifia et Craa qui produisent une eau relativement douce de 2,6 g/l de résidu sec. Ces deux ouvrages ont des profondeurs respectivement de 1800 et 1600m. Le premier produit en artésien un débit 3 l/s et le second comblé. A l'Est et non loin des affleurements, les forages de Tiouss et Aoulitis ont touché les sables à faible profondeur (150 à 200m) et ont trouvé de l'eau de bonne qualité chimique (1,5 g/l) avec des débits intéressants. Le niveau piézométrique se situe à environ 60m sous la surface du sol. II.2.5. Hydrologie Le réseau hydrographique de la zone d’intervention ne comprend pas de cours d’eau permanents. Il est limité à des écoulements superficiels temporaires qui ne sont alimentés que durant les périodes pluviales. Ils n’atteignent pas l’océan et dont les exutoires sont généralement des sebkhas.

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II.3.

Activités économiques

II.3.1. Agriculture Dans un contexte marqué par l’insuffisance voire la quasi absence des ressources en eau superficielles et souterraines et par une pluviométrie peu abondante, l’élevage reste la principale activité agricole dans la région. Il est pratiqué de manière extensive. Le cheptel de la région de Boujdour est important et composé de camelins, de caprins, et d’ovins. Selon les entretiens menés avec les responsables communaux, le cheptel a connu une nette amélioration aussi bien au niveau de son effectif qu’au niveau de sa santé. L’effectif du cheptel au niveau provincial (seule donnée disponible) est comme suit : Espèces Caprins Ovins Camelins

Nombre de têtes 87513 61324 18928

II.3.2. Pêche maritime Cette activité est essentiellement exercée par les habitants relevant de la commune de Gueltat Zemmour et résidants dans les campements de la ville de Boujdour. II.3.3. Commerce Ce secteur constitue l’une des sources principales de revenu pour la population de la zone. Son essor dans le futur est toutefois tributaire du développement du nouveau centre. Actuellement, on note l’existence de deux complexes commerciaux dans la commune, un situé à la ville de Boujdour avec 22 unités (dont 4 pour la vente du poisson) et l’autre cédé par la Promotion National et se trouvant dans l’ancien centre avec 10 unités. II.3.4. Artisanat Activité ancestrale des tribus nomades, l’artisanat porte sur le travail du cuir et du crin de chèvre et des dromadaires et un peu moins sur la transformation de l’argent. Il est également marqué par le tannage des peaux de chameaux et de moutons pour la confection d’objets d’art ou des produits utilitaires. II.3.5. Tourisme La commune de Gueltat Zemmour est connue comme l’une des plus belles régions de la province de Boujdour. Avec ses plaines et son relief accidenté avec des dépressions géologiques, ce site offre une beauté exceptionnelle différente des sites littoraux de la région. Toutefois, l’activité touristique reste très peu développée et elle est limitée au tourisme de découverte.

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II.4.

Infrastructures de base

II.4.1. Voirie Le centre de Gueltat Zemmour est accessible par la route nationale N°5 reliant Laayoune à l’ancien centre de Gueltat Zemmour. Par ailleurs, une route goudronnée liant le nouveau centre de Gueltat Zemmour à la ville de Boujdour est en cours de réalisation. Selon les informations recueillies auprès de la Province, environ 40 kilomètres sont déjà achevés. II.4.2. Electricité Le centre est alimenté en électricité moyennant deux groupes électrogènes. Le réseau national d’électricité s’arrête à Boukraa à environ 100 Km au nord. II.4.3. Téléphone Le centre n’est pas raccordé au réseau automatique de téléphone fixe. Il est par contre couvert par le réseau G.S.M. II.5.

Services publics Les établissements istratifs existants au nouveau du centre de Gueltat Zemmour sont :  Caïdat ;  Siège de la commune ;  Dispensaire. Services publics existants au centre

Dispensaire

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Siège commune

Caïdat

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III.

SITUATION ACTUELLE D’AEP Actuellement la population du centre est constituée essentiellement par des unités militaires. Son alimentation en eau se fait à partir des forages et puits qui captent le recoupement des failles dans les grès de l’ordovicien. Les débits des ouvrages ne cessent de baisser suite à la sécheresse qui sévit dans la région. Pour combler le déficit, les FAR ont équipé un forage à Tiouss situé à 60 Km. En outre, pour l’AEP des forces armées royales, seize puits ont été réalisés à Timouza et le long de l’Oued El Feida dont trois seulement ont rencontré de l’eau. L’équipement de deux puits et d’un forage pour un débit de 5 l/s a permis de satisfaire les besoins du sous secteur militaire de Gueltat Zemmour. En outre, la commune dispose de 3 trois forages et 4 puits destinés à l’AEP de la population rurale. En plus, deux citernes sont mobilisées pour satisfaire les besoins en eau de la population nomade. Puits équipé au niveau du nouveau centre

Citerne desservant la population nomade

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IV.

BESOINS ET RESSOURCES EN EAU

IV.1.

Données urbanistiques Le nouveau centre de Gueltat Zemmour est doté d’un plan de développement homologué en 2004 qui prévoit l’équipement du centre par les diverses infrastructures permettant son développement futur. La superficie totale couverte par ce plan est d’environ 156 Ha répartie comme suit : Zones Zone d’habitat moyenne densité Zone d’habitat faible densité Zone villa Zone d'habitat dispersé Zone d’équipements Zone RS Zone d’activités Espaces verts Voies, parkings et autres espaces publics Total

Superficie (Ha) 25.59 9.15 5.08 46.99 10.61 11.12 6.31 3.29

% 16.38% 5.86% 3.25% 30.07% 6.79% 7.12% 4.04% 2.11%

38.11

24.39%

156.25

100.00%

La superficie réservée aux habitations est d’environ 40 Ha (hors habitat dispersé), soit environ 40 de la superficie globale. Les habitations envisagées sont de type habitat à faible densité, habitat à moyenne densité et deux zones villa, avec des proportions respectives de 9%, 26% et 5% de la superficie totale.

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Par ailleurs, le type d’habitat dispersé représente environ 30% de la superficie totale avec une superficie d’environ 47 Ha. Il est à signaler ici que nous n’avons pas pu avoir le règlement qui devrait arrêter la capacité d’accueil du nouveau centre, ou du moins les densités à considérer pour chaque type d’habitat. Pour estimer la capacité d’accueil nous avons pris en compte les densités suivantes : Zone d'habitation Habitat moyenne densité Habitat faible densité Zone villa Habitat dispersé Total

Superficie (Ha) Densité (hab. /Ha) Population (hab.) 25.59 250 6 398 9.15 200 1 830 5.08 150 762 46.99 20 940

86.81

-

9 929

Ainsi, la population à saturation d’accueil du nouveau centre est d’environ 9929 habitants. Nous retenons 10000 habitants. IV.2.

Population D’après les données des derniers recensements, la population de la commune de Gueltat Zemmour a connu un fort accroissement durant la période 1982 -2004, et en particulier entre 1982 et 1994 où le taux d’accroissement interannuel a atteint 18%. Année Population (hab.) Taux d'accroissement

1982 625

1994 4716 18%

2004 6740 3.64%

Selon le recensement de 2004, la commune comptait 6740 habitants dont la majorité pratiquent le nomadisme à la recherche de pâturage pour leurs troupeaux, le reste des habitants résident en grande majorité dans les campements de la ville de Boujdour. Pour la projection démographique, plusieurs contraintes s’imposent :  Le centre de Gueltat Zemmour est en cours de création, d’où l’impossibilité

d’estimer la population future en tenant compte des paramètres usuellement utilisés tels que le taux d’accroissement naturel et la migration.  La difficulté de connaître les aspirations et le souhait de la population résidante

dans les campements de Boujdour de réintégrer le territoire communal. Les discussions entreprises avec les responsables de la commune n’ont pas permis de cerner ce problème.  Actuellement, aucun projet de viabilisation n’est prévu.

Tenant compte de ce qui précède, nous allons dimensionner les ouvrages du système d’AEP projeté pour la population à saturation, soit 10000 habitants.

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IV.3.

Besoins en eau Les besoins en eau ont été calculés en tenant compte de la population à saturation. Les paramètres adoptés et les détails de calcul sont comme suit : 

Population (x 1000 hab)

: 10



Taux de branchement (%)

: 100



Dotations (l/hab/j) - Population branchée - istrative - Industrielle Consommation (m3/j) - Population branchée - istrative - Industrielle Total Rendements (%) - Réseau - Adduction Global Besoins à la distribution (l/s) - Moyens - Pointe Besoins à la production (l/s) - Moyens - Pointe









: 50 : 5 : 5 : : : :

500 50 50 600

: 80 : 95 : 76 : 8.7 : 11.3 : 9.1 : 11.9

Ainsi, à saturation les besoins en eau moyen à la production du centre de Gueltat Zemmour sont d’environ 9 l/s. Les besoins de pointe sont d’environ 12 l/s. IV.4.

Ressources en eau L’AEP du nouveau centre de Gueltat Zemmour sera assurée à partir du forage n°IRE 194/124 dont les principales caractéristiques (voir fiche technique en annexes) sont :       

Coordonnées Date de réalisation Profondeur totale /sol Débit d’exploitation HMT /sol Côte calage crépine /sol Conductivité de l’eau

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: X = 736 103 ; Y = 2 837 101 ; Z = 273 m NGM : 11/10/2004 : 350 m : 8 l/s : 91 m : 118 m : 3.6 ms/cm

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Forage n° IRE 194/124

IV.5.

Bilan besoins – ressources Tenant compte de ce qui précède, les besoins en eau du centre sont de l’ordre de 12 l/s alors que le forage destiné à l’AEP de ce centre présente un débit d’exploitation de 8 l/s permettant de produire 7 l/s (voir chapitre station de déminéralisation). Le déficit à saturation serait donc de 12 – 7 = 5 l/s. A noter toutefois que l’importance de ce déficit reste largement tributaire de la cadence de l’évolution du taux d’occupation du nouveau centre.

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V.

STATION DE TRAITEMENT

V.1.

Introduction Le centre de Gueltat Zemmour dispose d’un forage inventorié sous le numéro IRE 194/124. Ce forage a été réalisé en octobre 2004 et les récents essais de pompage, réalisés du 25 au 28/09/2007, préconisent le débit d’exploitation de 8 l/s. Les résultats d’analyses physico-chimiques, correspondant au prélèvement N° C/2007 du 28/09/2007 (voir annexe), montrent que les eaux issues de ce forage présentent, entre autre, ce qui suit :  Une teneur en fer de l’ordre de 8 mg/l, alors que la Norme Marocaine relative à la qualité des eaux d’alimentation humaine (ou de potabilité) prescrit la valeur maximum de 0,3 mg/l ;  Une teneur en manganèse de l’ordre de 0,13 mg/l, alors que la norme précitée prescrit la valeur maximum de 0,1 mg/l ;  Une turbidité de l’ordre de 8 NTU, alors que ladite norme prescrit la valeur maximum de 5 NTU ;  Un TDS (total de sels dissous) ou résidu sec (à 105 °C) de 2600 mg/l, alors que la norme précitée préconise la valeur maximum de 2000 mg/l (équivalente à une conductivité de 2700 microsiemens/cm). Au vu de ces paramètres, l’usage de cette eau pour la boisson humaine nécessite donc une déminéralisation partielle ou totale du débit de 8 l/s d’eau brute, précédée d’une déferrisation-démanganisation. A cet effet, l’IC présentera deux (2) variantes de production d’eau potable. La filière de traitement requise pour la potabilisation des eaux précitées et la conception des ouvrages et équipements constituant cette filière, seront définis plus loin, sur la base des données suivantes :  L’installation d’une station de pompage sur le forage IRE 194/124, pour un débit de 8 l/s, afin d’alimenter partiellement ou totalement l’unité d’osmose inverse (selon les 2 variantes qui seront proposées plus loin) ;  La qualité physico-chimique mentionnée dans le bulletin d’analyses correspondant au prélèvement N° C/2007 du 28/09/2007 (voir annexe).

V.2.

Qualité des eaux saumâtres du Forage 194/124 La qualité de l’eau saumâtre, mentionnée dans la fiche analytique correspondant au prélèvement N° C/2007 du 28/09/2007 (voir annexe), figure dans le tableau ci-après

PH : Température : Turbidité : Conductivité : Oxygène dissous :

Paramètre

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6,84 28 °C 8,06 NTU 3420 μs/cm 2,40 mg/l

Concentration (mg/l)

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Cl-

744 -

HCO3 SO4-NO2NO3SiO2-FCO3-Total anions Na+ K+ Ca++ Mg++ Fe++ Mn++ NH4+ Sr++ Ba++ Total cations Total (anions + cations) Résidu sec à 105 °C

500 268 0,052 0,025 7,39 0,68 0 1550 349 7,41 248 117,1 7,88 0,13 0,088 0 0,22 730 2.28 2.6

Commentaire : L’analyse du tableau ci-dessus montre que :  La teneur en fer de 8 mg/l et celle en manganèse de 0,13 mg/l déent les valeurs préconisées par la Norme Marocaine relative à la qualité des eaux d’alimentation humaine (ou de potabilité), qui sont respectivement de 0,3 mg/l et 0,1 mg/l. Cette teneur en fer de 8 mg/l paraît assez élevée. Elle inclut probablement le fer résultant de la corrosion du tubage du forage.  La turbidité de l’ordre de 8 NTU dée la Norme Marocaine relative à la qualité des eaux d’alimentation humaine qui préconise la valeur maximum de 5 NTU. Cette valeur de 8 NTU est elle aussi assez élevée. Elle est probablement due, en partie, à la couleur rougeâtre de l’eau qui est le résultat de la corrosion du tubage du forage.  Le TDS ou résidu sec (à 105 °C) de 2600 mg/l dée la Norme Marocaine relative à la qualité des eaux d’alimentation humaine qui préconise la valeur maximum de 2000 mg/l.  La teneur en baryum de 0,22 mg/l constitue un facteur limitant, car elle ne permet pas un taux de conversion supérieur à 65 % et ce malgré que le TDS n’est que de 2600 mg/l (voir le détail plus loin). En résumé, la potabilisation de cette eau présentant la qualité mentionnée dans le tableau ci-dessus, nécessite ce qui suit :  Une déminéralisation partielle ou totale du débit de 8 l/s, précédée d’un prétraitement pour réduire, entre autres, les teneurs en Fer, en manganèse et la turbidité.  Un postraitement, dont une désinfection finale de l’eau produite avant sa distribution.

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Concernant la déminéralisation qui sera décrite plus loin, il convient de noter qu’au taux de conversion de 65 %, l’injection d’un réactif ’’dispersant’’, est impérative pour éviter la précipitation du sulfate de baryum dans la saumure. Une autre campagne d’analyses physico-chimiques est fortement recommandée, notamment pour la confirmation des teneurs en manganèse, bicarbonates et baryum. Les résultats de cette nouvelle campagne, seront eux aussi mentionnés dans les DCE. A noter que la demande de ces analyses de confirmation a été déjà mentionnée dans le rapport provisoire, élaboré en février 2008. V.3.

Station de déminéralisation

V.3.1. Site de la station de déminéralisation (SD) Le site proposé pour la réalisation de ladite station est au sein du nouveau centre de Gueltat Zemmour, à la limite du plan d’aménagement, sur la bordure droite de la RN n° 5 qui mène vers l’ancien centre de Gueltat Zemmour. Ce nouveau centre est déjà doté d’une infrastructure sociale qui est prévue pour la future population (voir § II.4). Il est à rappeler que ce site abritera aussi le réservoir surélevé de distribution, qui est projeté pour l’AEP du centre. L’évacuation de la saumure sera assurée par une canalisation d’une longueur de l’ordre de 300 m uniquement, qui débouchera dans un oued. Par ailleurs, ce site permettra de concentrer l’infrastructure ONEP, afin d’optimiser les coûts du projet (clôture, gardiennage, etc.). Pour rappel, le forage est situé à 8 kms de ce nouveau centre et est totalement isolé (en plein désert). De ce fait, la SD ne doit pas être réalisée prés de ce forage. V.3.2. Variantes proposées Les variantes qui sont examinées dans le cadre de cette note technique sont les suivantes : Variante N°1 : Cette variante comportera les ouvrages et équipements qui assureront ce qui suit :  La déferrisation-démanganisation de la totalité du débit d’eau brute (8 l/s) ;  La déminéralisation par osmose inverse d’un débit de 3 l/s d’eau ‘’déferriséedémanganisée’’, sur la base du taux de conversion maximum permis qui est de 65 %. La production de l’unité d’osmose inverse sera de l’ordre de 2 l/s, soit (3 x 0,65) l/s.  Le mélange du débit précité d’eau déminéralisée (2 l/s) avec le débit d’eau ‘’déferrisée-démanganisée’’ restant qui est de 5 l/s et ce au sein de la citerne d’eau traitée. La production totale de la station de traitement sera de l’ordre de 7 l/s d’eau potable présentant un TDS de l’ordre de 1650 mg/l. Variante N°2 : Cette variante comportera les ouvrages et équipements qui assureront ce qui suit :

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 La déferrisation-démanganisation de la totalité du débit d’eau brute (8 l/s) ;  La déminéralisation par osmose inverse de la totalité du débit d’eau ‘’déferriséedémanganisée’’ (de l’ordre de 8 l/s), sur la base du taux de conversion maximum permis qui est de 65 %. La production totale de la station de traitement sera de l’ordre de (8 x 0,65), soit 5 l/s d’eau potable présentant un TDS de l’ordre de 154 mg/l. V.3.3. Etude de la variante N°1 V.3.3.1.

Déferrisation-démanganisation physico-chimique

4.3.3.1.1. Généralités Le fer et le manganèse se trouvent généralement ensemble dans une eau et les différentes formes sous lesquelles sont présents dépendent essentiellement du pH et du potentiel d'oxydoréduction de l’eau. En milieu aqueux naturel (pH compris entre 5,4 et 8,0), ils sont le plus souvent sous forme soluble (l’ion ferreux Fe++ et l’ion manganeux Mn++). Le bicarbonate ferreux Fe(HCO3)2 est la forme la plus rencontrée dans les eaux souterraines. L’ion manganeux Mn++ est, lui aussi, souvent associé à l’ion bicarbonate et se trouve donc sous la forme de Mn(HCO3)2. Les deux ions précités peuvent être liés à l’ion sulfate SO4- -, mais beaucoup moins fréquemment. A noter que les ions ferreux et manganeux peuvent être convertis en ions insolubles par oxydation (et action du pH lorsque c’est nécessaire) pour donner respectivement l’hydroxyde ferrique Fe(OH)3 et l'oxyde de manganèse MnO2, facilement retenus par une filtration. L’oxydation engendre l’augmentation du potentiel rédox de l’eau à traiter et transforme donc les ions précités sous leurs formes précipitées. Le schéma 1 ci-après montre les différentes formes du fer susceptibles d’être présentes dans les eaux naturelles :

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Fer total

Fer ferreux (bivalent)

Fer ferrique (Trivalent)

Libre

Précipité Fe S Fe CO3 Fe (OH)2

Complexé

Dissous Fe2+ Fe OH+

Complexes minéraux : Silicates, phosphates, etc.

Libre

Complexes organiques: ac. humiques fulviques, etc.

Fe (OH3) et autres précipités

Le fer dissous peut aussi être présent sous forme de complexes minéraux et organiques qui ne sont pas oxydables. La déferrisation - démanganisation de telles eaux nécessite une coagulation - floculation de ces complexes (ajout de chlorure ferrique ou de sulfate d’alumine), suivie d’une filtration. A noter, par ailleurs, que les membranes d’osmose inverse assurent, en général, un taux de rejet (de réjection) de l’ordre de 96 à 98 % des teneurs en fer et en manganèse sous leurs formes dissoutes, tandis que les formes précipitées de ces sels, dont notamment l’hydroxyde ferrique Fe(OH)3 et le dioxyde de manganèse MnO2, colmatent les membranes d’osmose inverse. Ces précipités risquent de se former, à l’amont des membranes, suite à une oxydation assurée par de l’oxygène éventuellement présent dans l’eau brute et/ou du chlore utilisé par intermittence et de ce fait, il est plus judicieux de procéder ‘’volontairement’’ à une déferrisation-démanganisation qui inclut une filtration et de prévoir en outre une microfiltration avant l’ission de l’eau brute dans les membranes. 4.3.3.1.2. Filière de la Déferrisation-démanganisation La filière de traitement proposée pour la déferrisation-démanganisation est celle du type ‘’physico-chimique’’, au lieu de la voie ‘’biologique’’, et ce pour les raisons suivantes : 

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La déferrisation-démanganisation biologique nécessite une exploitation à un débit constant de production, car le développement des bactéries (ferrobactéries et manganobactéries) nécessite que le milieu soit stable. En effet, la membrane biologique sera détruite en cas de variation du débit et de fonctionnement discontinu de la station de traitement. Il est fort probable à ce que l’exploitant confronte cette situation, parce que les besoins en eau potable risquent d’être différents de ceux estimés pour la population prévue, ce qui nécessitera, de temps en temps, l’arrêt total de la station de traitement. L’ensemencement ou la reproduction de la membrane biologique exige un temps appréciable après un arrêt de production ;

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

La déferrisation-démanganisation biologique, comparée à celle physicochimique, nécessite un ouvrage supplémentaire de filtration. En effet, elle doit comporter les opérations suivantes :  Une aération par l’oxygène de l’air pour la multiplication des bactéries;  Une première filtration sous pression, sur lit de sable, vouée principalement à la déferrisation biologique;  Une deuxième filtration sous pression, sur lit de sable, pour compléter la démanganisation biologique qui a été initiée au sein du filtre précédent;



Enfin, la conception de cette filière nécessite la mesure d’autres paramètres physico-chimiques, dont notamment le potentiel d’oxydo-réduction et la teneur en matières organiques ;

Au vu de ce qui précède, l’IC recommande la filière physico-chimique. Cette dernière comporte les opérations suivantes :  Oxydation par l’oxygène de l’air dans une tour d’oxydation, principalement pour la déferrisation;  Oxydation par injection du permanganate de potassium à la sortie de la tour d’oxydation, pour la démanganisation. Cette opération de démanganisation est prévue pour une raison de sécurité, malgré que la teneur en manganèse dans l’eau brute (0,13 mg/l) ne soit que légèrement supérieure à celle prescrite par la Norme Marocaine relative à la qualité des eaux d’alimentation humaine qui est de 0,10 mg/l. Cette sécurité se justifie, car les équipements supplémentaires à ceux de la déferrisation, qui assureront la démanganisation éventuelle, sollicitent un coût d’investissement très insignifiant par rapport au coût global de la SD. Ces équipements supplémentaires sont les suivants :  Un poste de préparation et de dosage du KMnO4 ;  Un poste de préparation et de dosage de la soude NaOH.  Injection du sulfate d’alumine à la sortie de la tour d’oxydation pour la coagulation floculation des particules générant la turbidité de l’eau brute (8 NTU au niveau du forage);  Filtration sur lit de sable; Pour rappel, l’IC recommande une autre série d’analyses physico-chimiques, afin de confirmer, entre autres, la teneur en manganèse. Au cas où ladite série de mesures montrerait une teneur en manganèse ≤ 0,1 mg/l, les postes de réactifs KMnO4 et NaOH ne seront pas sollicités, lors de l’élaboration des DCE.

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La conception des ouvrages assurant les opérations précitées est basée sur les données suivantes :  pH = 6,84;  Température = 28 °C;  Débit d’eau brute = 8 l/s;  Teneur en fer oxydable = 8,0 mg/l;  Teneur en manganèse oxydable = 0,13 mg/l;  Teneur en silicates = 7,39 mg/l; Le dimensionnement des ouvrages et équipements de cette filière de traitement est basé d’une part, sur la stéchiométrie des réactions d’oxydation du fer et du manganèse et d’autre part, sur les ratios définis par l’expérience dans ce domaine. Au vu de ces considérations et conformément à la Norme Marocaine relative à la qualité des eaux d’alimentation humaine, les performances escomptées dans l’eau ‘’déferrisée-démanganisée’’, sont les suivantes :  0 ≤ Teneur en Fer << 0,3 mg/l ;  0 ≤ Teneur en Manganèse << 0,1 mg/l. A signaler que la minéralisation (en terme de la somme des anions et cations) de l’eau ‘’déferrisée-démanganisée’’ est pratiquement la même que celle de l’eau brute. En effet, même si le fer et le manganèse seraient totalement éliminés (dans les eaux de lavage des filtres qui seront rejetées), la minéralisation de l’eau brute ne variera que de 8,13 mgl (soit 8 mg/l + 0,13 mg/l) et deviendra donc 2272 mg/l au lieu de 2280 mg/l. A signaler que l’élimination totale de ces éléments n’est pas recommandée pour l’organisme humain. 4.3.3.1.3. Tour d’oxydation. Cet ouvrage sous pression sera alimenté en eau brute, depuis la station de pompage montée sur le forage N° 194/124. La réalisation d’une bâche de réception d’eau brute, au niveau de la station de traitement, engendrera l’installation d’une station de pompage pour alimenter la tour d’oxydation (et les ouvrages de traitement) et donc des frais énergétiques supplémentaires (en plus du coût d’investissement de la bâche elle-même). L’IC estime qu’il est plus judicieux d’alimenter directement la tour d’oxydation depuis le pompage sur le forage (distant de l’ordre de 8 kms) et d’assurer une autonomie (un stockage d’eau traitée) qui permettra une intervention de maintenance (ou lors d’une défaillance quelconque) et de ne pas réaliser une bâche d’eau brute. Lors de la définition de la HMT de cette station de pompage, il sera tenu compte d’une perte de charge maximale de 10 m, qui sera engendrée par l’acheminement de l’eau à travers la tour d’oxydation, la filtration sur sable principalement et les différentes pièces spéciales, y compris la bâche d’eau filtrée. La tour d’oxydation est un ouvrage au sein duquel s’effectue, principalement, la réaction d’oxydation du fer par l’oxygène de l’air et ce à travers un matériau de d’origine volcanique (pouzzolane), dur et poreux, qui offre une grande surface d’échange entre l’air (l’oxygène) et le fer libre dissous (non complexé). Par contre, l’oxydation du Mn++ par de l’oxygène même à un pH = 9, sollicite un temps de de plus de 2 heures (la vitesse de réaction est très lente). La conception

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de l’oxydation du Mn++ (démanganisation éventuelle) par de l’oxygène est donc irréaliste. L’oxygène de l’air fourni se dissout en partie dans l’eau jusqu’à sa saturation et l’excès est entraîné dans la tour d’oxydation pour réagir avec le fer dissous au sein des aspérités du matériau de (pouzzolane). Ce matériau est é par un plancher. Le mélange eau - air, réalisé à l’amont de la tour à l’aide d’un ‘’mélangeur statique’’ à chicanes, alimente celle-ci de bas en haut, et l’eau est recueillie à la partie supérieure de la tour, par le biais d'un entonnoir soudé au collecteur de sortie. Le temps de prévu est de 15 mn (l’IC aurait proposé un temps de de 10 mn ou moins, si le pH de l’eau était supérieur à la valeur de 7,2 unités). Le temps de est d’autant plus court que le pH est élevé. Cependant, l'IC estime qu'il est judicieux d'opter pour une légère augmentation du coût d'investissement de cette tour, plutôt que d'injecter de la soude (pour relever le pH) à l’amont de ladite tour, qui rehausse sensiblement le coût d'exploitation. Ceci est argumenté comme suit : La réaction d’oxydation est la suivante : 4 Fe++ (aq) + O2 + 10 H2O  4 Fe(OH)3 + 8 H+ La cinétique ou vitesse de cette réaction est favorisée par une augmentation du pH et c’est pour cela qu’il est proposé d’éviter l’injection de la soude (qui augmente le pH) et d’opter pour un temps de légèrement plus important (15 mn au lieu des 10 mn qui sont d’usage lorsque le pH ≥ 7,2). A noter que pour cette SD qui est de faible capacité (8 l/s d’eau brute), le diamètre de la tour variera très peu pour un temps de de 15 mn au lieu de 10 mn. Pour un temps de (eau aérée/pouzzolane) de 15 mn, le volume de ce matériau est de : Vp = 0,008 m³/s x 60 s x15 = 7,2 m³. En adoptant une hauteur de 1,50 m pour ce matériau, la surface de la tour est de : S = 7,2 m³/ 1.50 m = 4,8 m² Diamètre de la tour : D =√ (4 x 4,8 / 3,14) =2,47 m ; soit 2,50 m. Les dimensions de la tour d’oxydation proposée, sont donc les suivantes :  Diamètre  Hauteur utile de pouzzolane  Hauteur de la partie cylindrique  Hauteur totale

= 2,50 m; = 1,50 m; = 2,10 m; = 2,70 m.

La tour d’oxydation, construite à base de plastique renforcé par de la fibre de verre (G.R.P), en raison de la corrosivité de l’eau brute, disposera des équipements suivants :  Un mélangeur statique installé à l'entrée de la tour ;

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 Un collecteur Ø 125 de répartition de l’eau brute aérée ;  Un collecteur Ø 125 de l’eau exempte de Fe++ ;  La tuyauterie en Ø 125 pour son raccordement amont (mélangeur statique) et aval (filtre) avec un ensemble de vannes ;  Une purge automatique de l’air en excès et un robinet de purge manuelle.  Un trou d’homme (trou de visite) ;  Deux robinets d’échantillonnage (un à l’amont et l’autre à l’aval). Les canalisations précitées seront en PVC. 4.3.3.1.4. Compresseurs d’air. La stœchiométrie de la réaction d’oxydation du fer, mentionnée ci-dessus, montre qu’il faut 0,14 mg d’oxygène pour oxyder 1 mg de Fe ++ et qu’il y a production de 1,92 mg de Fe(OH)3. Ce qui correspond sensiblement à 0,6 l d’air par m³ d’eau présentant une teneur de 1 mg/l de fer ferreux dissous. C’est le ratio théorique correspondant uniquement à la déferrisation. Tenant compte du fait qu’une partie de l’oxygène is, est dissoute dans l’eau pour la saturation en oxygène de cette eau, qui dépend de la température (donc, non vouée à l’oxydation du fer), et que les dispositifs assurant le mélange ‘’eau - air’’ (mélangeur statique ou autres), n’assurent que de faibles rendements de diffusion de l’air dans l’eau, la pratique a montré qu’il faut prévoir un ratio débit d’air / débit eau égal à 0,15. De ce fait, le débit d’air est le suivant : Q air = 0.15 x 8 l/s x 3,6 = 4,32 m3/h; soit 5 m³/h. Il est prévu deux (2) compresseurs d’air (dont un de secours), non lubrifiés, de caractéristiques suivantes : Q  Pression de refoulement  Puissance

: 5 m³/h : 3 bars : 0,3Kw

Chacun est équipé de :  Une régulation électrique par pressostat avec valve de décompression automatique ;  Un eur manométrique ;  Un détenteur d’air avec manomètre ;  Un filtre primaire à charbon actif, 1 micron ;  Un filtre 0,01 micron ;  Un clapet anti-retour ;  Un robinet d’arrêt ;  Une soupape de sécurité ;  Un collecteur de refoulement d’air détendu ;  Une tuyauterie pour raccordement à la tour d’oxydation, y compris accessoires de raccordement, équipée d’une électrovanne et d’un robinet de réglage de débit ;  chaque circuit d’air est équipé de son détendeur, manomètre avec robinet, clapet anti-retour et robinet d’arrêt ;  Une tuyauterie pour raccordement aux instruments pneumatiques (vanne, etc…). Les filtres d’air précités sont prévus uniquement par mesure de sécurité supplémentaire.

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4.3.3.1.5. Injection du KMnO4. Pour rappel, La réaction d’oxydation du Manganèse dissous, par utilisation du permanganate de potassium, est la suivante : 3 Mn++ (aq) + 2 MnO4- (aq) + 2 H2O  5 Mn O2 + 4 H+. Celle avec l’éventuel Fer dissous résiduel est : 3 Fe++(aq) + MnO4- (aq) + 7 H2O  3 Fe(OH)3 + MnO2 +5 H+. Le choix de cet oxydant pour la démanganisation a été adopté en raison de son pouvoir d’oxydation, qui rivalise avec celui de l’ozone, et qui est beaucoup plus efficace que le chlore ou le dioxyde de chlore. Du point de vue ’’efficacité-coût ’’, c’est le réactif le plus indiqué pour la démanganisation. La réaction précitée montre que l’augmentation du pH favorise la réaction et donc la formation du précipité MnO2. Il serait donc probable de rehausser le pH à une valeur de l’ordre de 8,0 (par utilisation de la soude), vu que le pH de l’eau brute n’est que de 6,84 unités et ce pour activer la réaction de démanganisation. En effet, l’aération opérée pour la déferrisation s’ensuit par un dégagement du gaz carbonique (CO2) dissous dans l’eau et induit donc une augmentation du pH, difficile à quantifier théoriquement. Le pH de l’eau à la sortie de la tour d’oxydation sera donc certainement supérieur à 6,84 unités et permettra éventuellement d’éviter l’injection de la soude et donc de minimiser les frais d’exploitation. C’est, en partie, la maîtrise de la qualité de l’eau à traiter et particulièrement la pratique (l’exploitation), qui peuvent définir le pH de l’eau à la sortie de la tour d’oxydation et donc l’opportunité de l’injection de la soude (c'est-à-dire de la nécessité de l’augmentation éventuelle du pH à une valeur ≥ 8,0). Néanmoins, pour une raison de sécurité, il est prévu un poste de préparation et d’injection de soude, qui est décrit plus loin. Le point d’injection de ce réactif précèdera celui du KMnO4. La stœchiométrie de la réaction de démanganisation, montre qu’il faut théoriquement 1,92 mg de KMnO4 pour oxyder 1 mg de Mn++. A noter que l’expérience a montré que la dose exacte de KMnO 4 varie de 1 à 6 fois la teneur en Mn++ à éliminer. A cet effet, l’IC propose une dose de 4 fois la teneur du Mn++ présent dans l’eau brute, soit : Dose KMnO4 = 4 x 0,13 mg/l = 0,5 mg/l. La solution de KMnO4 est préparée à 10 g/l. Le poste de préparation et d’injection du KMnO4 comportera deux bacs en plastique de capacité unitaire 100 litres. Sur chaque bac seront montés :  Deux pompes doseuses volumétriques (dont 1 de secours) de caractéristiques : - q(débit) = (8 x 3,6 x 0,5 ) /10 = 1,44 ≈ 1,5 l/h, mais la plage de la pompe sera de 0 à 2 l/h. - Pression = 2 bars. - Puissance = négligeable.

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 Un électro-agitateur de caractéristiques suivantes : - Matériaux axe et hélice : Acier inox 316 L - puissance : 0,25 kW - Vitesse : 2950 tr/mn - Tension : 220/380V 50Hz La capacité d’un bac assurera une autonomie de fonctionnement de 100 / (1,5 x 24) = 2,8 jours (soit 67 h). Toute la tuyauterie (aspiration - refoulement) ainsi que les raccords seront en matière plastique (PVC ou PEHD). 4.3.3.1.6.

Injection de la soude

Comme mentionné précédemment, il est prévu un poste de préparation et d’injection de soude, pour éventuellement rehausser le pH de l’eau à sa sortie de la tour d’oxydation, afin d’augmenter la vitesse d’oxydation de l’ion manganeux Mn++. A titre indicatif, la dose maximum de NaOH prise en compte est de 50 mg/l, dose qui sera éventuellement affinée lors de la mise en service de la SD. Le poste de préparation et d’injection de la soude comporte deux bacs en plastique (PEHD), de capacité unitaire égale à 200 litres. Sur chaque bac, seront montés deux pompes doseuses (dont 1 de secours), de caractéristiques :  q(débit) = (8 x 3,6 x 50 ) / 200* = 7 l/h . La plage de la pompe sera de 0 à 10 l/h.  Puissance = négligeable. * 200 g/l est la concentration de la solution dans le bac de préparation, car la soude utilisée est celle solide (en paillettes). La capacité d’un bac assurera une autonomie de fonctionnement de l’ordre de 28 heures. Toute la tuyauterie (aspiration - refoulement) ainsi que les raccords seront en matière plastique (PVC ou PEHD). Le point d’injection de ce réactif est prévu à l’amont de celui du KMnO4. 4.3.3.1.7. Injection du Sulfate d’Alumine. Pour rappel, la turbidité de l’eau brute est de l’ordre de 8 NTU. Ce réactif est donc prévu pour assurer la coagulation - floculation des microparticules à l’état colloidal, qui génèrent la turbidité. Ces microparticules peuvent provenir, entre autre, de ce qui suit:  La réaction de la silice avec le Fer et le manganèse dissous pour former des complexes minéraux ;  La réaction du Fer et du manganèse dissous avec les matières organiques (acides humiques ou autres) pour former des complexes organiques ;  L’oxydation du manganèse qui engendre des microparticules de MnO2 à l’état colloïdal.

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Ce sont les essais jar - tests (sur membrane de filtration) qui définiront la dose requise pour la coagulation - floculation de ces microparticules. Il est prévu, à titre indicatif, une dose de 10 mg/l de sulfate d’alumine (S.A) qui sera injectée juste après le permanganate de potassium KMnO4. La solution de S.A est préparée à 30 g/l. Le poste de préparation et d’injection du S.A comporte deux bacs en plastique de capacité unitaire 100 litres. Sur chaque bac seront montés :  Deux pompes doseuses volumétriques (dont 1 de secours) de caractéristiques : - q (débit) = (8 x 3,6 x 10 ) /30 = 9,6 ≈ 10 l/h, mais la plage de la pompe sera de 0 à 12 l/h. - Pression = 2 bars ; - Puissance = négligeable.  Un électro-agitateur de caractéristiques suivantes : -

Matériaux axe et hélice : Acier inox 316 L puissance : 0,25 kW Vitesse : 2950 tr/mn Tension : 220/380V 50Hz

La capacité d’un bac assurera une autonomie de fonctionnement de 100 / 10 = 10 heures. Toute la tuyauterie (aspiration - refoulement) ainsi que les raccords seront en matière plastique (PVC ou PEHD). A noter que ce sont les essais de la mise en service industriel de la station de traitement, qui définissent avec exactitude tous les taux de réactifs chimiques précités ainsi que leurs points d’injection les plus adéquats. Ces essais montreront aussi la nécessité ou pas de la démanganisation et donc des injections de KMnO4 et NaOH. Par ailleurs, les équipements de dosage sont des systèmes pré-calculés avec pompes volumétriques à membranes ou à pistons, à courses variables. Un dispositif de chasse d’eau sera prévu à tous les points de dosage. Pour assurer un bon accès à ces conduites, elles seront posées dans des caniveaux avec des couvercles, de préférence à des gaines. 4.3.3.1.8. Filtration Les particules de fer (hydroxyde ferrique) résultant de l’oxydation du fer ferreux par l’oxygène de l’air ainsi que celles floculées par utilisation du S.A, doivent être retenues au niveau du matériau filtrant (sable) contenu dans le filtre, afin que l’eau prétraitée présente un SDI (Silt Density Index) et une turbidité, recommandés par les fabricants de membranes d’osmose inverse (par exemple SDI < 5 et Turbidité ≤ 1 NTU pour les modules Filmtec de la compagnie DOW). Une filtration est donc impérative.

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Pour permettre une continuité de la production, lors d’une intervention sur un filtre (en cas de maintenance ou de défaillance éventuelle), il est prévu deux filtres verticaux et sous pression. Le matériau de construction des filtres est le GRP. a.

Dimensionnement de l’installation de filtration Pour que la vitesse de filtration n’excède pas les 10 m/h lors du lavage d’un filtre, il est proposé une vitesse de filtration de 5 m/h ; La surface totale de filtration est donc de : S = Q / V = (8 x 3,6) / 5 = 5,76 m² ; soit 6 m² La surface d’un seul filtre est de 3 m² et son diamètre est de : D = √ (4 x 3/ 3,14) = 1,95 m; soit 2,0 m Le filtre est chargé de sable, é par un plancher sur lequel sont fixées des buselures. Les caractéristiques de chacun des deux filtres sont les sont les suivantes :  Matériau : GRP  Diamètre : 2,0 m  Hauteur de la couche de sable : 1,0 m  Granulométrie (taille effective) : 0,9  1 mm  Hauteur cylindrique : 1,80 m  Hauteur totale du filtre : 2,60 m Chacun des deux filtres à sable disposera, entre autres, des équipements suivants :  1 plancher équipé de crépines ;  2 trous d’hommes (chargement et visite) ;  1 couche de gravier de 10 cm ;  1 panoplie de tuyauterie en PVC ;  1 ensemble de vannes automatiques pour : - entrée d’eau à filtrer ; - sortie d’eau filtrée ; - entrée d’eau de lavage ; - sortie de lavage ; - entrée d’air de détassage ;  1 manomètre différentiel pour la mesure automatique de la perte de charge et sa transmission en salle de contrôle ;  1 vanne de vidange ;  1 robinet de prise d’échantillon ;  1 tuyauterie de purge d’air ;  Une vanne automatique installée sur la tuyauterie d’air précitée ;  1 ensemble de collecteurs en PVC ou GRP pour eau à filtrer et eau filtrée ;  1 ensemble de collecteurs en PVC pour eau de lavage et air de détassage ;  Un disque de rupture.

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Pour assurer le suivi des performances de la déferrisation, des robinets de prise d’échantillons sont prévus aux entrées et sorties de la tour d’oxydation et des filtres à sable. b.

Dimensionnement des groupes de lavage des filtres. Le lavage des filtres s’effectue par retour simultané d’air et d’eau. L’eau provient de la bâche d’eau filtrée (décrite plus loin). Les caractéristiques de conception de cette installation de lavage sont les suivantes :  Débit d’air de détassage : 50 m3/m2.h  Débit d’eau pour soufflage (Décolmatage) : 7 m3/m2.h  Débit d’eau pendant le rinçage : 15 m3/m2.h L’installation de lavage des filtres comprend les équipements suivants:  Deux pompes dotées de by- pour le fonctionnement à mi-débit lors du soufflage (Décolmatage). Une seule pompe est opérationnelle (la deuxième assure le secours). Leurs caractéristiques sont : - Q = 3 m² x 15 m³/m².h = 45 m³/h ; soit 45 m³/h à plein débit et 22,5 m³/h à midébit. - HMT = 10 m; - Puissance absorbée par la pompe : 2,4 Kw. - Puissance du moteur : 3 Kw.  Deux surpresseurs d’air (1 en service et l’autre de secours) de caractéristiques : - Q = 3 m² x 50 m³3/m².h = 150 m³/h ; - Pression de refoulement = 300 mbars ; - Puissance absorbée par le surpresseur : 1,6 Kw. - Puissance du moteur : 2 Kw. Le lavage semi-automatique du filtre s’enclenche depuis le PC en salle de contrôle, et ce en fonction du seuil de la DP (différence des pressions «entrée» - «sortie» du filtre) ou du volume d’eau filtrée. Par ailleurs, le filtre peut être lavé «manuellement». A signaler que les valeurs de la DP ou du volume d’eau filtrée qui sont précités, seront définis et ajustés lors des essais de mise ne service de la station de traitement, car ils dépendent totalement de la qualité la plus représentative de l’eau brute du forage. La valeur maximum tolérée de la DP sera celle qui engendrera une turbidité de l’eau filtrée égale à 1 NTU. Il en est de même pour le volume maximum d’eau filtrée qui sera produit entre 2 lavages consécutifs d’un même filtre. Les pompes de lavage des filtres disposeront de :  Un ensemble d’équipement à l’aspiration de chaque pompe, comprenant une vanne d’isolement avec t de démontage ;  Un ensemble d’équipement au refoulement de chaque pompe, comprenant un manomètre avec robinet d’isolement, un manchon élastique, un clapet anti-retour et une vanne d’isolement ;  Un by- doté d'une vanne automatique pour refouler à mi-débit et à plein débit ;  Un collecteur général de refoulement ;  Une tuyauterie de liaison avec le filtre. Chaque surpresseur d’air de décolmatage des filtres disposera de :  1 carter de protection de l’accouplement ;  1 filtre à l’aspiration avec indicateur de colmatage ;

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 1 silencieux à l’aspiration ;  1 silencieux au refoulement ;  1 soupape tarée ;  Un pressostat qui sera installé sur le collecteur d’air des 2 surpresseurs ;  1 manchette souple ;  1 manomètre avec robinet de coupure ;  1 clapet anti-retour à battant sur le réseau de refoulement pour la protection du surpresseur ;  la tuyauterie de refoulement en acier galvanisé, pour distribution vers le filtre. La quantité d’eau filtrée, sollicitée pour un (1) seul lavage/j du filtre, est de l’ordre de : Qlavage = (22,5 / 60 x 6*) + (45 / 60 x 8*) = 2,25 + 6 = 8,25 m³. * Les temps de décolmatage et de rinçage sont estimés respectivement à 6 et 8 mn. Ils seront éventuellement revus et réajustés lors des essais de mise ne service de la station de traitement. Les pertes en eau représentent donc environ 2 % du débit d’eau brute, soit : Qp = (2 x 8,25 m³) / (8 x 86,4 m³) = 0,02 = 2 %. 4.3.3.1.9.

Bâche d’eau filtrée

Comme mentionné précédemment, le lavage d’un filtre se fait par retour d’eau filtrée (et d’air), au lieu de l’eau déminéralisée (coûteuse). Il est proposé à ce que le volume de cette bâche permette, au moins, deux lavages successifs (1/filtre), soit 16,50 m³ ; Cependant, la capacité utile retenue pour la bâche est de 40 m³. Cette bâche comprend 2 compartiments, dont le premier (30 m³) est réservé au lavage des filtres. L’eau se déverse du premier compartiment vers le deuxième compartiment de 10 m³, qui alimente principalement ce qui suit :  Les pompes basse pression (BP) qui refoulent 3 l/s d’eau filtrée, vers l’unité d’osmose inverse, après avoir subi un prétraitement complémentaire requis par les membranes ;  Les pompes refoulant le débit restant d’eau filtrée qui est de l’ordre de 5 l/s, vers la citerne d’eau traitée, où s’effectue le mélange avec l’eau déminéralisée (ces pompes assurent donc le by- de l’unité de déminéralisation). La bâche est alimentée par le collecteur d’eau filtrée émanant des deux filtres à sable. Ce collecteur est en PVC ou GRP DN 125. Elle est dotée de vannes manuelles, installées sur les différentes conduites de raccordement (entrée et sortie de l’eau filtrée), d’une vanne de vidange et d’un tropplein. 4.3.3.1.10. Pompage de reprise vers la citerne d’eau traitée Pour refouler le débit de 5 l/s d’eau filtrée vers la citerne d’eau traitée, où s’effectue le mélange avec le débit de 2 l/s d’eau déminéralisée, il est prévu deux pompes (dont une de secours) ayant les caractéristiques suivantes : Q : 5 l/s.  HMT : 10 m;

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 Puissance absorbée par la pompe : 1 Kw. En raison du caractère corrosif de l’eau saumâtre, la composition métallurgique proposée pour les aciers inox, afin d’atténuer ou pallier à tout type de corrosion, est la suivante :  Corps: 316 L (Cr = 20 %, Ni = 12 %, Mo = 2,5 %, C = 0,03 %, Si = 1,5 %).  Roue: 316 L  Axe : 316 L V.3.3.2.

Unité de déminéralisation

Pour rappel, le débit d’eau filtrée qui alimentera l’unité de déminéralisation est de 3 l/s uniquement. Le taux de conversion maximum permis étant de 65 %, le débit d’eau déminéralisée sera de l’ordre de 2 l/s. 4.3.3.2.1.

Prétraitement complémentaire

En raison des risques de précipitation de certains sels dans le circuit de la saumure (principalement au sein des membranes), dont notamment le carbonate de calcium CaCO3 et le sulfate de baryum BaSO4, l’IC estime qu’il est impératif de prévoir le prétraitement complémentaire ci-après :  Acidification par injection d’acide sulfurique (H2SO4), pour éviter la précipitation éventuelle du carbonate de calcium (CaCO3) au niveau des membranes ;  Injection d’un séquestrant (dispersant) pour fonctionner en sursaturation de sels dans la saumure, notamment le sulfate de baryum ;  Microfiltration à travers des filtres à cartouches de 5 microns ;  Déchloration par le métabisulphite de sodium (S.B.S) au cas où la préchloration (parfois intermittente) s’avèrerait nécessaire. A noter que l’acidification n’est pas nécessaire en cas d’injection d’un dispersant approprié qui évite à la fois, la précipitation du carbonate de calcium et celle du sulfate de baryum. 4.3.3.2.2. Pompage Basse pression La bâche d’eau filtrée étant à la pression atmosphérique, il est nécessaire de prévoir une station de pompage (BP) pour alimenter les microfiltres et assurer une pression résiduelle de l’ordre de 1 bar au niveau de l’aspiration des pompes Haute Pression (HP) de l’unité d’osmose inverse proprement dite. A cet effet, on prévoit deux (2) groupes électropompes (dont un de secours et raccordé), qui aspirent l’eau filtrée depuis le deuxième compartiment de la bâche précitée. Cette conception permet une flexibilité d’exploitation et de maintenance en cas d’éventuelles défaillances sur l’un des deux groupes BP, sans l’arrêt total de la production.

Les caractéristiques de ces groupes sont les suivantes: Q

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: 3 l/s ;

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 HMT ≈ 15 m (en raison de la pression résiduelle fixée à 1 bar et de la perte de charge à travers la microfiltration, qui est largement inférieure à 5 m).  Puissance absorbée par la pompe = 0,88 Kw ;  Puissance du moteur = 1,2 Kw. En raison du caractère corrosif de l’eau saumâtre, la composition métallurgique proposée pour les aciers inox, afin d’atténuer ou pallier à tout type de corrosion, est la suivante :  Corps: 316 L (Cr = 20 %, Ni = 12 %, Mo = 2,5 %, C = 0,03 %, Si = 1,5 %)  Roue: 316 L  Axe :316 L. Ces pompes disposeront de :  Un ensemble d’équipement à l’aspiration de chaque pompe, comprenant une vanne d’isolement avec t de démontage;  Un ensemble d’équipement au refoulement de chaque pompe, comprenant un manomètre avec robinet d’isolement, un manchon élastique, un clapet anti-retour et une vanne d’isolement;  Un collecteur général de refoulement; En raison du caractère corrosif de l’eau saumâtre, la composition métallurgique proposée pour les aciers inox, afin d’atténuer ou pallier à tout type de corrosion, est la suivante :  Corps: 316 L (Cr = 20 %, Ni = 12 %, Mo = 2,5 %, C = 0,03 %, Si = 1,5 %)  Roue: 904 L (Cr = 20 %, Ni = 25 %, Mo = 4,5 %, Cu = 1,5 %, C = 0,01 %)  Axe : 904 L (voir composition de la roue). 4.3.3.2.3. Acidification L’acidification de l’eau alimentant les membranes est généralement prévue afin d’éviter, principalement, la précipitation du carbonate de calcium dans le circuit du rejet (saumure) des membranes au cas où l’indice de saturation (LSI) ou l’indice de Stiff §Davis est positif (S§DSI, pour les eaux fortement saumâtres ou l’eau de mer). Elle est donc dictée par la salinité (TDS) du rejet, qui est directement proportionnelle au taux de conversion adopté. Le taux de conversion dépend, à son tour, de la composition chimique de l’eau d’alimentation (qualité de l’eau du forage 194/124), dont notamment la concentration de certains sels limitants (sulfates de calcium, de baryum et de strontium ainsi que le fluorure de calcium, la silice et la magnésie) et du taux de réjection en sels de la membrane choisie. Pour les eaux de ce forage, c’est la teneur en sulfate de baryum, qui est élevée, si on adopte un taux de conversion de l’ordre de 65 % (cet aspect est détaillé dans le § suivant). De ce fait, le taux d’acidification (la dose d’acide à injecter) est lié aussi à la marque et au type de membrane d’osmose inverse choisie. C’est pour cela que les fabricants de membranes consultent les sociétés spécialisées en produits chimiques ’’séquestrants ou dispersants’’ afin d’adopter le taux de conversion maximum, permis pour l’exploitation des membranes, sans précipitation de sels. Pour le présent projet, l’eau alimentant les membranes d’osmose inverse est celle déferrisée et éventuellement démanganisée (à la sortie des filtres). Comme mentionné précédemment, le pH de cette eau, qui sera certainement supérieur à 6,84 unités (ne

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serait-ce qu’en raison de l’aération), ne pourra être effectivement défini (mesuré) que lors des essais de mise en service industriel. De ce fait, il ne sera tenu compte que du pH de l’eau brute (6,84) et les ajustements de la dose d’acide réellement requise seront effectués lors des essais précités.

l’IC a prévu de réduire le pH de l’eau brute de la valeur 6,84 à 5,60. Cette dernière valeur de pH, suite à une acidification, engendre une saumure dont l’indice de saturation est de -0,15 (Voir en annexe, la page 2 des projections de la variante 1). Cette valeur négative, confirme qu’il n’y pas de précipitation de carbonate de calcium dans la saumure, alors que sans acidification, la précipitation de CaCO3 serait inévitable, car l’indice de saturation, sera de l’ordre de +1,75). Il est donc nécessaire d’acidifier jusqu’à l’obtention d’un pH de 5,60 et ce quelque soit le pH de l’eau déferrisée et éventuellement démanganisée (à la sortie des filtres). Le point d’injection proposé, est au sein de la conduite de raccordement entre le pompage BP et le microfiltre. Tenant compte des données suivantes :  La qualité de l’eau du forage 194/124, mais déferrisée et démanganisée ;  Le taux de conversion de 65 % ;  Le débit d’eau filtrée à déminéraliser de 3 l/s ou 259 m³/j ;  pH de l’eau brute à l’entrée des Tp = 5,60 unités ; Et de tous les autres paramètres fixés par l’IC, l’exploitation du logiciel ’’Ropro’’ de «Fluid systems», révèle que la consommation journalière d’acide sulfurique (93,2 %) est de 88,7 Kg/j (Voir en annexe, la page 3 des projections de la variante 1). La consommation d’acide précitée correspond à 84,36 Kg/j de H2SO4 à 98 %, qui est le titre de la solution commerciale au Maroc. La dose d’acide sulfurique (H2SO4 à 98 %), est de : Dose (H2SO4 ) = 84360 g / 259 m³ = 326 mg/l. Cette forte dose est due, en partie, à la teneur très élevée en bicarbonates dans l’eau, d’où la nécessité de mener une autre série d’analyses physico-chimiques avant l’élaboration des DCE. L’installation d’acidification comprend :  Deux pompes doseuses (dont 1 de secours) de caractéristiques : Débit Qn = (3 x 3,6 m³/h x 326 g/m³) /(1,8 Kg/l * x 1000) = 2 l/h ; soit une plage de 0 à 4,0 l/h pour tenir compte d’un pH > 6,84. *1,8 Kg/l étant la densité de H2SO4  Deux bacs de préparation de la solution, en PEHD (Polyéthylène Haute Densité), de volume unitaire assurant une autonomie de 1 mois de fonctionnement, soit : Vbac = 2,0 x 24 x 30 = 1440 litres. C’est le volume de 1,50 m³ qui est retenu.  Une bâche de stockage, en polyester armé (GRP), d’une capacité de 9 m³, assurant une autonomie de production de 6 mois. Cette bâche, réalisée à l’air libre et au sein d’une cuve de rétention en BA, alimente les deux bacs précités.

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Toute la tuyauterie (aspiration-refoulement), ainsi que les raccords, seront en matière plastique (PEHD). Par mesure de sécurité, la canalisation de refoulement en PEHD est logée dans une conduite en PVC. Une pompe et un flexible sont prévus pour le dépotage du H2SO4 à partir du camion. Les bacs d’utilisation de 1,5 m³ sont alimentés gravitairement depuis la cuve de stockage de 9 m³. Pour la protection du personnel, on installe des panneaux en plexiglas au niveau de :  Poste de dépotage ;  Pompes doseuses ;  Points d’injection. En outre, une douche est prévue au sein du local des réactifs et une autre dans le laboratoire. A signaler que l’acide chlorhydrique HCl pourrait être utilisé à une dose de l’ordre de 243 mg/l au lieu de 326 mg/l de au H2SO4. 4.3.3.2.4. Installation pour l’injection du séquestrant ’’dispersant’’ Le logiciel « Ropro », exploité par l’IC pour la conception de cette station de déminéralisation, révèle que pour une conversion de 65 % de l’eau filtrée, le sulfate de baryum se précipite dans le circuit de la saumure. En effet, le rapport PI / Ksp de ce sel est de 43,13 alors que la précipitation a lieu si PI/ Ksp ≥ 1,0 (Voir en annexe, la page 3 des projections de la variante 1). Il est donc impératif d’injecter un réactif ‘‘dispersant’’ pour pouvoir fonctionner au taux de conversion de 65 %, car ce réactif tolère une sursaturation des sels limitants dans la saumure. Le ou les réactifs permettant ces sursaturations existent sur le marché mondial. A titre d’exemple, un réactif fabriqué par la société ‘’Permacare’’, peut assurer le taux de conversion maximum, générant une saumure qui présente les caractéristiques suivantes :  CaSO4 : P.I ≤ 3,0 x Ksp ;  BaSO4: P.I ≤ 50 x Ksp ;  SrSO4 : P.I ≤ 12 x Ksp;  Ca F2: P.I ≤ 120 x Ksp;  Silice : 230 mg/l;  CaCO3: LSI ≤ +2,6. Avec : - P.I est le Produit Ionique du sel ; - Ksp est le Produit de Solubilité de ce sel. (Référence: D&WR quarterly: February/March 2003. Vol 12/4-page 29). Le réactif ‘’séquestrant’’ précité est donc approprié puisqu’il permet jusqu’à 50 fois le produit de solubilité du BaSO4, alors qu’au taux de conversion de 65 %, le rapport PI / Ksp de ce sel est de 43,13 (donc inférieur à la limite permise).

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Le point d’injection proposé pour ce réactif, est au sein de la conduite de liaison entre le pompage BP et les microfiltres (à quelques cms du point d’injection du H2SO4). Le taux de dosage pris en compte étant de 5 mg/l, le poste de préparation et de dosage du dispersant comprend :  Deux pompes doseuses (dont 1 de secours), ayant les caractéristiques suivantes: Débit Qn = 3 x 3,6 x 5 / 10* = 5,4 l/h (plage de la course : 0 à 8 l/h)  Deux bacs en PVC, de volume unitaire égal à 100 litres. * 10 g/l, est la teneur de préparation de la solution du séquestrant (cette teneur est indicative car elle varie selon la nature du séquestrant). La capacité du bac assure une autonomie de l’ordre de 19 heures. Le contrôle continu de débit du réactif ‘’dispersant’’ est assuré par un appareil automatique et ce par le biais d’une sonde de mesure installée dans la conduite de refoulement des pompes doseuses. Toutes les canalisations de ce poste seront en PVC. Note : Il y a lieu de préciser que du fait que le choix des réactifs et de leurs doses respectives, dont notamment l’acide et le dispersant, dépendent du fournisseur de membranes, les réactifs proposés et leurs taux de dosage, mentionnés dans le présent rapport, ne le sont qu’à titre purement indicatif. Par ailleurs, pour tous les réactifs de traitement utilisés, les taux de dosage effectifs seront affinés lors de la mise en service industriel de la station de traitement. A signaler aussi que l’un des deux bacs prévus, est en service, tandis que l’autre, est prêt pour l’utilisation, dés que le premier sera vidé. Ces bacs (à l’exception de celui de H2SO4) sont dotés d’électro-agitateurs, dont l’arbre et l’hélice sont à base d’acier inox. Ils sont alimentés en eau déminéralisée (non chlorée), par un piquage sur le collecteur des eaux émanant de la bâche, qui évite l’assèchement des membranes - voir § trains d’osmose inverse). Un dispositif de chasse d’eau, est prévu à tous les points de dosage. Pour assurer un bon accès aux canalisations de dosage de réactifs, elles seront posées dans des tranchées avec des couvercles de préférence à des gaines. Il convient de mentionner aussi, que certains concepteurs de SD, assistés par les fabricants de réactifs ’’dispersants’’, optent uniquement pour l’injection d’un dispersant approprié dans l’eau brute, sans prévoir d’acidification. 4.3.3.2.5.

Microfiltration

La protection des membranes requiert une microfiltration, qui doit retenir toute microparticule de dimension supérieure à 5 micromètres (microns), après son éventuelle fuite de la filtration primaire. A cet effet, il est proposé deux (2) microfiltres à cartouches, ayant les caractéristiques unitaires suivantes:

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 Matériau du corps  Débit maximum par cartouche  Le nombre de cartouches sera de  Surface unitaire d’une poche (cartouche)  Surface de filtration/ microfiltre

: GRP : 5 m3/h : 3/2 x 3,6 / 5 = 1,08 ; Soit 2 cartouches. : 0,5 m³ : 2 x 0,5 = 1,0 m²

La vitesse de microfiltration/ microfiltre est donc de : 3/2 x 3,6 / 1,0 = 5,4 m/h. Les cartouches sont en polypropylène et le matériau constituant le corps de chacun des 2 microfiltres est en plastique renforcé par de la fibre de verre (GRP). Les paniers sont en acier inoxydable 316 L. Chaque microfiltre dispose des équipements suivants :  Un couvercle amovible, équipé de boulons basculants;  Un robinet d’évent et un robinet de vidange;  Deux manomètres avec robinets d’isolement;  La tuyauterie de raccordement aval et amont de cet ouvrage, en GRP ou PVC;  Une vanne à l’entrée ;  Une vanne à la sortie. Pour s’informer sur l’état de colmatage du microfiltre, un capteur automatique de pressions est prévu sur la conduite d’eau ‘’microfiltrée’’ et ce, pour mesurer et transmettre en salle de contrôle la ΔP entre ce point et celui à la sortie des filtres à sable. Ce capteur sera équipé d’un pour garantir la pression minimum nécessaire à l’aspiration de la pompe haute pression (HP). Par ailleurs, une pompe et un (1) kit complet sont prévus pour la mesure du SDI. En outre, un pressostat est installé à l’aval de ces microfiltres et ce, pour protéger les pompes HP contre la cavitation. A signaler que la valeur de la ΔP précitée sera définie et ajustée lors des essais de mise ne service de la station de traitement, car elle dépend totalement de la qualité la plus représentative de l’eau filtrée. La ΔP maximum permise sera celle qui engendrera un SDI = 5. 4.3.3.2.6. Déchloration Au cas où la préchloration (parfois intermittente) serait nécessaire, le chlore résiduel présent dans l’eau brute, attaquerait les membranes d’osmose inverse et les détériorait. La neutralisation du chlore, sera assurée par une injection de métabisulfite de sodium (NaHSO3), qui est un réducteur. Le poste de déchloration est dimensionné à base d’un taux de chlore résiduel de 1 g/m3. En utilisant une solution de Na HSO3, présentant un équivalent de 25 g/l de SO2 et sachant que 1 g de chlore nécessite (est neutralisé par) 1,8 g de SO2, le débit d’injection sera de: 3 x 3,6 m3/h x 1 g/m3 x 1,8 q = --------------------------------------

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= 0,8 ≈ 1,0 l/h.

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25 g/l L’installation de déchloration comprend :  Deux pompes doseuses (dont 1 de secours) de caractéristiques : - débit : 1,0 l/h (course de la pompe de 0 à 1,5 l/h) ; - Pression : 2 bars  Deux bacs en PVC de volume unitaire égal à 50 l. Le point d’injection proposé, est au sein de la conduite d’eau ‘’microfiltrée’’ et juste à l’amont de la pompe HP. Le contrôle continu de débit de ce réactif est assuré par un appareil automatique et ce par le biais d’une sonde de mesure installée dans la conduite de refoulement des pompes doseuses. Deux appareils de mesure du potentiel Redox (fonctionnant en dérivation), arrêtent le pompage BP et celui HP au cas où le potentiel mesuré dée le seuil (c’est à dire au cas où il y a présence de chlore résiduel libre dans l’eau prétraitée). Remarque Les débits et pressions des pompes doseuses, définis ci-dessus pour tous les réactifs, serviront de base pour solliciter les différents fabricants qui disposent d’équipements standardisés. 4.3.3.2.7. Dimensionnement des ouvrages d’osmose inverse a)

Pompage Haute Pression (HP) La production d’un débit de l’ordre de 2 l/s (168,3 m3/j) d’eau déminéralisée, est assurée par une seule ligne (1 rack) de tubes de pression ‘’Tp’’ et ce pour minimiser le coût d’investissement des équipements. A cet effet, il est prévu deux (2) pompes Haute Pression (dont une de secours et raccordée), de caractéristiques suivantes:  Débit = 3 l/s (10,8 m3/h);  HMT = 9,6 Bars  96 m, si l’on tient compte de 15 % de colmatage des membranes et 8,6 bars ≈ 86 m pour 0 % de colmatage (voir en annexe, la page 2 des projections de la variante N°1);  Puissance absorbée : 5,13 KW (si le rendement est de 55 %);  .Puissance du moteur : 7 kW. Ces pompes HP disposeront de :  Un collecteur d’aspiration commun;  Un ensemble d’équipement à l’aspiration de chaque pompe, comprenant une vanne d’isolement avec de fin de course;  Un ensemble d’équipement au refoulement de chaque pompe, comprenant un manomètre avec robinet d’isolement, un clapet anti-retour, une vanne d’isolement avec de fin de course et une conduite de refoulement ;  Un collecteur de refoulement commun vers la ligne d’OI;

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 Une vanne de régulation à commande pneumatique, commune pour les deux (2) pompes (installée donc sur le collecteur de refoulement des 2 pompes);  Un appareil pour la mesure automatique de la pression à l’aspiration des pompes et sa transmission en salle de contrôle, Les HMT précitées sont fournies par le logiciel Ropro, à base des données fixées par l’IC, dont celles mentionnées ci-après :  Qualité de l’eau du forage 194/124, après déferrisation-démanganisation et filtration;  Débit d’eau déminéralisée (≈ 2 l/s);  Taux de conversion de 65 % ;  Choix de la membrane d’osmose inverse ;  Configuration du train de tubes de pression. La HMT de 9,6 bars résulte de la conception du rack de Tp, selon un seul étage et 15 % de colmatage issible (voir en annexe, la page 2 des projections de la variante N°1); La HMT de 8,6 bars résulte de la même configuration du train de Tp, mais pour 0 % de colmatage, qui correspond à la durée où les membranes sont supposées propres (Voir l’annexe précitée). Sur la base de la nature de la ressource, qui est l’eau saumâtre du forage 194/124, présentant un TDS de l’ordre de 2,6 g/l, la membrane choisie est la TFC 4821 ULP (Ultra Low Pressure). Les principales caractéristiques de cette membrane, sont les suivantes :  Matériau de fabrication : Polyamide ;  Surface membranaire : 7,43 m² ;  Débit nominal d’eau dessalée : 7 m³/j. Ce débit assuré par la membrane, résulte des essais de cette membrane, principalement à base d’une eau présentant un TDS de 2000 mg/l de NaCl et d’une pression d’alimentation de l’ordre de 7 bars;  Température maximum d’utilisation : 45 °C ;  Pression maximum de fonctionnement : 24,1 bars. La composition métallurgique des aciers inox, constituant les pompes HP, afin d’atténuer tout type de corrosion, est la suivante :  Corps : acier inox 316 L  Roue : acier inox 904 L  Axe : acier inox 904 L Toutes les canalisations « Haute Pression » (refoulement de la pompe HP, tuyaux d’alimentation des tubes de pression, tuyaux de sortie de la saumure jusqu’à la vanne de détente de cette dernière), sont en acier inox duplex. Pour rappel, la récupération de l’énergie de la saumure n’est pas d’un intérêt significatif (du point de vue énergétique), lorsqu’il s’agit de la déminéralisation des eaux faiblement saumâtres, car la pression d’alimentation des Tp n’est pas importante. Il est prévu un appareil pour la mesure automatique de la pression de la saumure et sa transmission en salle de contrôle. L’énergie du pompage HP, consommée par 1 m3 d’eau déminéralisée produite (Cs), est de l’ordre de :

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Csp = 5,13 / (2 x 3,6) = 0,71 ≈ = 0,70 Kw/m3. b)

Train d’osmose inverse La configuration adoptée par l’IC, pour ce train (rack) de Tubes de pression, est basée sur les données suivantes :  TDS des eaux du forage 194/124 : 2,6 g/l;  Acidification de l’eau brute au pH : 5,6 ;  Débit d’eau déminéralisée : 2 l/s ;  Température de l’eau brute : 28 ° C ;  Nombre d’étages : 1;  Nombre de Tubes de pression Tp :4;  Nombre de membranes/ Tp :8;  Nombre de es : 01 ;  Taux de conversion : 65 % ;  Marque et type de membrane : Fluid Systems- TFC 4821ULP  Production escomptée après une durée de : 5 ans ;  Taux de colmatage permis (fouling) : 15 % ; Sur la base des données précitées, les résultats du logiciel ‘’Ropro’’, sont résumés dans les tableaux ci-après : Nbre de Tp

Nbre de membranes/Tp

P.alim (Bars)

Flux moyen (l/m2.h)

TDS perméat (mg/l)

4

8

9,6

29,5

59,54 *

* C’est la valeur du TDS de l’eau déminéralisée avant son mélange avec les 5 l/s d’eau déferrisée-démanganisée, qui sera décrit plus loin. Commentaire sur les résultats de cette projection (ts en annexe):  La production de l’ordre de 2 l/s (168,3 m³/j) d’eau déminéralisée, présentant un TDS de l’ordre de 60 mg/l, nécessite l’installation de 4 x 8 membranes (éléments), soit 32 membranes de type TFC 4821 ULP.  La pression d’alimentation des Tp est de 9,6 bars, pour 15 % de colmatage permis. Elle n’est que de 8,6 bars, pour 0 % de colmatage, qui correspond à la durée où les membranes sont supposées propres. L’impact du % de colmatage, informe le concepteur sur le fait que le groupe HP doit être dimensionné pour une pression de refoulement plus élevée. La pression d’alimentation à prendre en compte est celle qui assure la production nominale d’eau déminéralisée, au taux de colmatage de l’ordre de 15 % (soit 9,6 bars pour le cas de ce projet) ;  Le flux moyen de l’eau à travers les membranes est de 29,5 l/m².h. Ce flux est très acceptable pour une eau saumâtre, puisée d’un forage.  Le coefficient de concentration de polarisation , au niveau du dernier élément du Tp, est de 1,094 (valeur inférieure à celle maximum permise qui est de 1,13). La production d’eau déminéralisée, est collectée dans une canalisation en PVC, qui alimente une bâche surélevée. Cette bâche (construite en G.R.P), évite l’assèchement des membranes en cas d’arrêt du groupe HP et ce par retour d’eau déminéralisée vers

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ces membranes. Par ailleurs, elle est dotée d’un trop plein qui alimente la conduite acheminant l’eau produite (2 l/s) vers la citerne d’eau traitée. Sachant que le volume d’un élément est de l’ordre de 0,033 m³ ( 203 mm - L = 1016 mm), le train de Tp accueille donc un volume d’eau maximum de 1,06 m³, soit (0,033 x 32 memb) ; Cependant, en tenant compte du volume de la tuyauterie et des autres usages de l’eau de cette bâche surélevée, la capacité retenue de ladite bâche est de 5m³. La saumure, détendue à la pression atmosphérique, est collectée dans une conduite en PVC. Cette conduite aboutit dans un collecteur débouchant sur un caniveau, qui collecte toutes les eaux usées de la SD, qui sont évacuées gravitairement par une conduite de rejet. Les installations de prétraitement, le train d’OI, les groupes BP et HP, ainsi que l’installation de postraitement, sont montés dans un bâtiment, réalisé en GC. 4.3.3.2.8. Poste de nettoyage et de rinçage des modules. a)

Réactifs de nettoyage Il convient de préciser que les réactifs appropriés et la méthode choisie pour le nettoyage des membranes dépendent des agents de colmatage, susceptibles d’être rencontrés lors du fonctionnement de l’unité. Des recommandations de nettoyage sont indiquées par le fabricant de la membrane, puis habituellement ajustées sur place par l’opérateur, sur la base des antécédents de colmatage de la membrane.

b)

Equipement de nettoyage Il est d’usage de nettoyer un train de production et de ce fait, la production sera arrêtée lors du nettoyage du train de modules. Cette opération est impérative lorsque la conductivité de l’eau déminéralisée dée nettement la valeur de consigne. Ce déement est, par ailleurs, manifesté (ou indiqué) par une valeur maximum permise de la ΔP entre la pression à l’entrée du tube de pression et celle à la sortie de la saumure. La pompe nécessaire à la recirculation de la solution de nettoyage a une capacité d’environ 50% à 60% du débit d’alimentation du train. Ses caractéristiques sont donc les suivantes : Q = 3 x 0,6 l/s = 1,8 l/s ; soit 7 m³/h ;  HMT = 15 m (charge assez sécuritaire pour vaincre les pertes de charges dans le circuit de lavage et de rinçage).  Puissance absorbée par la pompe = 0,6 Kw.  Puissance du moteur = 1 Kw. Deux pompes sont prévues (dont une de secours). Ces pompes sont fabriquées à base d’acier inox 316 L et sont protégées, au niveau de leur aspiration, par un microfiltre à cartouches de 5 microns. La capacité nominale du bac de préparation de la solution de nettoyage doit assurer un temps de rétention de 5 mn (lorsqu’on nettoie les modules avec du détergent).

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Le volume de ce bac, en PVC, est de l’ordre de : V = 7 m3 x 5/60 = 0,58 ; soit 1,0 m3. Le rinçage à l’eau du train de modules, est assuré par la mise en service des deux pompes précitées, qui aspirent l’eau déminéralisée depuis la bâche surélevée de volume 5 m3 (bâche anti -assèchement des membranes). 4.3.3.2.9. Dimensionnement du postraitement Pour rappel, une eau est généralement à son équilibre calco-carbonique, lorsqu’elle présente les caractéristiques suivantes :  Teneur en HCO3- = 61 à 122 mg/l ;  8,0 < 8,3 ;  0 < Ind Sat < 0,3. Pour le présent projet, c’est le mélange des 2 l/s d’ l’eau déminéralisée avec les 5 l/s d’eau ‘’déferrisée-démanganisée’’ (soit au total 7 l/s), qui doit présenter les caractéristiques précitées. En tenant compte d’une teneur en bicarbonates (HCO3-) de 500 mg/l dans l’eau brute ou eau ‘’déferrisée-démanganisée’’, le logiciel exploité ne fournit pas la qualité d’eau souhaitée pour le mélange précité, c'est-à-dire une eau effectivement ramenée à son équilibre calcocarbonique. De ce fait, l’IC propose uniquement le dégazage de l’eau déminéralisée et ce afin d’atténuer le caractère corrosif du mélange. Il est fortement recommandé de réaliser une autre campagne d’analyses pour confirmer principalement la teneur en bicarbonates dans l’eau du forage et ce avant d’élaborer le DCE de ce projet. La teneur en bicarbonates est liée aux valeurs des autres paramètres, dont notamment le pH, les CO3--, le calcium, l’O2 dissous, etc…. a)

Dégazage de l’eau osmosée Pour avoir un mélange d’eau dans la citerne qui présente un indice de saturation de 0,02 (légèrement > 0, afin d’atténuer le caractère agressif de l’eau), l’IC a prévu le dégazage ou la désorption d’une partie de la teneur en CO2 contenue dans l’eau osmosée. Cette dernière qui est de 399 mg/l à la sortie du rack des Tp est réduite à 100 mg/l avant le mélange des 2 l/s d’eau osmosée avec les 5 l/s d’eau filtrée. Le dégazeur comprend principalement, une colonne et un ventilateur. Dans la colonne, l’eau est pulvérisée sur un garnissage résistant à la corrosion. Un contre-courant d’air est soufflé vers le haut, par un ventilateur. Ce intime entre l’eau et l’air élimine la quantité voulue de CO2. L’épaisseur de la couche de garnissage est généralement de 2 m. Le débit d’eau est de 20 m³/h.m² et celui de l’air est de l’ordre de 1000 m³/h.m². Sur la base de ces hypothèses, la colonne du dégazeur aura une section de : Sdég = 2 x 3,6 / 20 = 0,36 m² Et son diamètre sera de : D=

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√ (4 x 0,36 / 3,14) ≈0,70 m ; soit 70 cm

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Le ventilateur aura un débit de : Qvent = 0,36 x 1000 = 360 m³/h. Sa pression effective sera de l’ordre de 500 millibars (5 m). b)

Qualité de l’eau du mélange destinée à la distribution Tenant compte de l’opération de dégazage précitée et de la qualité de l’eau filtrée (5 l/s), le logiciel Ropro définit la qualité de l’eau du mélange (7 l/s) comme étant celle qui figure dans le tableau suivant : Paramètre Ca Mg Na K NH4 Ba Sr Fer Mn CO3 HCO3 SO4 Cl F NO3 SiO2 CO2 Minéralisation pH LSI

E.D (mg/l) 179,05 84,55 255,90 5,46 0,07 0,16 0 0,22 0,07 0,18 362,08 193,83 564,46 0,49 0,02 0,0 109,46 1646,55 6,71 0,02

Il convient juste de signaler que cette variante permet la production d’un débit de 7 l/s d’eau traitée, présentant un TDS de l’ordre de 1650 mg/l (inférieur à la Norme Marocaine relative à la qualité des eaux d’alimentation humaine), qui est de 2000 mg/l). c)

Désinfection finale de l’eau produite Pour la potabilité bactériologique de l’eau produite, il est prévu d’utiliser du chlore gazeux qui sera injecté sous forme d’eau chlorée. L’utilisation du chlore, au lieu du HTH, a été recommandée par DR8 pour d’autres projets relevant de cette Direction régionale (centres de Labouirda, El Argoub, Ntireft, Imoutlane, etc..). Le dispositif d’injection est une canne immergée au sein de la citerne d’eau traitée de 100 m³. La consommation horaire de chlore est de : C = 7 l/s x 3,6 x 3 g/m³ = 76 g/h.

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7 l/s est le débit de production de la ST et 3 g/m³ est le dosage en chlore pour assurer la désinfection finale de l’eau produite, en maintenant aussi une teneur de l’ordre de 0,2 mg/l de chlore résiduel libre dans le réseau de distribution. A cet effet, il est prévu deux (2) chloromètres (dont un de secours) de 100 g/h de débit unitaire. Le débit requis de 76 g/h correspond à 76 % de la plage du rotamètre du chloromètre et ce pour une meilleure précision du débit massique, car tout équipement de dosage est plus précis sur la plage entre 20 et 80% de son débit maximum. Les hydro-éjecteurs des chloromètres sont alimentés par 2 pompes d’eau motrice (dont une de secours). Les caractéristiques de ces pompes sont les suivantes : Q : 2 m³/h  HMT : 10 m  Puissance absorbée par la pompe : 0,11 Kw. Le débit et la pression précités sont mentionnés à titre indicatif, car ils sont définis en fonction du type d’hydro-éjecteur, proposé par le fournisseur de chloromètres. Ces pompes sont alimentées à partir de la bâche anti-assèchement d’eau déminéralisée. Ce poste de chloration pourrait être utilisé, en cas de besoin, pour assurer une chloration intermittente dite ’’chloration choc’’, afin d’éliminer toute prolifération de microorganismes, notamment à l’amont des membranes d’osmose inverse. La chloration en continu (permanente) n’est pas recommandée, car les microorganismes précités s’y adaptent et prolifèrent plus rapidement en consommant les matières organiques assimilables, qui résultent de la réaction entre le chlore et la matière organique éventuellement présente dans l’eau saumâtre. L’injection du chlore (sous forme d’eau chlorée) doit être possible, en aménageant une canne au sein de la conduite de refoulement du pompage basse pression ; Pour la désinfection finale, la consommation journalière en chlore est de : Cd = 7 x 3,6 m3/h x 3 x 24 = 1.814 g/j ≈ 2,0 Kg ;. Une autonomie de 6 mois, nécessite une quantité de : Ad = 2,0 x 30 x 6 = 360 Kg ; soit 8 bouteilles de 50 kg chacune. Il est prévu d’approvisionner les 8 bouteilles précitées, mais de ne raccorder que 2 bouteilles, dont l’une sera en service et l’autre en position ‘’stand-by’’. Cette dernière sera opérationnelle dés que l’inverseur automatique détecte une chute de pression dans le circuit (due à l’absence ou à une forte diminution du débit de chlore gazeux). La capacité d’une seule bouteille assure une autonomie de fonctionnement de l’ordre de 25 jours, soit (50 / 2). Les bouteilles de chlore et les chloromètres précités sont prévus dans le local de chloration, qui comprend aussi le matériel de protection individuelle, décrit ci-après :

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 Deux (2) masques à chlore avec cartouches de réserve ayant une date de péremption supérieure à 12 mois ;  Deux (2) paires de gants ;  Deux (2) paires de lunettes étanches ;  un (1) flacon d’ammoniac pour la localisation des fuites. En cas de fuites éventuelles de chlore au niveau d’une bouteille, cette dernière doit être immergée dans la fosse de neutralisation qui est aménagée au sein du local précité. Le volume utile de cette fosse est de 1 m³, soit L x l x H = 1,6 x 0,8 x 0,8 m. V.3.3.3.

Pompage pour la reprise de l’eau potable vers le réservoir de distribution

Pour pouvoir alimenter le réservoir surélevé projeté, destiné à la distribution de l’eau potable, il est prévu une station de reprise comportant deux groupes électropompes (dont un de secours) de caractéristiques : Q  HMT  Puissance absorbée par la pompe V.3.3.4.

: 10 l/s : 35 m : 5,35 Kw.

Alimentation électrique

Le centre de Gueltat Zemmour n’étant pas desservi par l’ONE, il est prévu d’assurer l’alimentation électrique de la station de traitement par 2 Groupes Electrogènes (GE), dont un de secours. L’énergie consommée par les différentes installations de la SD, est définie par le bilan de puissance, figurant dans le tableau suivant : DESIGNATION Compresseurs pour déferrisation Pompage pour le lavage des filtres : Surpresseur d’air pour lavage des filtres Pompage eau filtrée vers citerne d’eau traitée Pompage basse pression Pompage Haute Pression: Pompage nettoyage des Tp Pompage de reprise Eclairage et autres (pompes doseuses, compresseurs d’air instrument, postes de réactifs, etc.) TOTAL

PUISSANCE KW 0.3 2.4 1.6 1 0.88 5.13 1.2 5,35 10 ≈28

La puissance du GE doit être suffisante pour satisfaire la puissance demandée par les moteurs au moment du démarrage. Pn (kw) Pt(KVA) =

= 28 / 0,8 x 1,3 = ≈ 45 KVA CosΦn

Avec :  Pt

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: puissance du GE (KVA)

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 Pn  Cos Φn  1,3

: puissance nominale sollicitée (kW) : facteur de puissance nominale = 0,8 : facteur de majoration en raison de la puissance demandée par les moteurs au moment du démarrage.

Sachant qu’il est recommandé qu’un GE fonctionne aux ¾ de sa charge nominale et en tenant compte des puissances normalisées, il est prévu 2 GE de 100 KVA chacun (dont un de secours). La consommation de la station de traitement est donc de l’ordre de 28 KWh, soit une consommation spécifique de 28 / (7 x 3,6) = 1,11 KWh/m³ d’eau produite.

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V.3.4. Etude de la variante N°2 V.3.4.1.

Déferrisation-démanganisation physico-chimique

Mêmes installations que celles de la variante N°1, sauf que le deuxième compartiment de 10 m³ de la bâche d’eau filtrée, alimente uniquement le pompage BP de l’unité de déminéralisation. Les 8 l/s d’eau filtrée sont déminéralisés. V.3.4.2.

Unité de déminéralisation

4.3.4.2.1. Pompage Basse pression Pour les mêmes raisons que celles mentionnées dans la variante 1, il est prévu deux (2) groupes électropompes (dont un de secours et raccordé) de caractéristiques suivantes:  Q = 8 l/s ;  HMT ≈ 15 m (en raison de la pression résiduelle fixée à 1 bar et de la perte de charge à travers la microfiltration, qui est largement inférieure à 5 m).  Puissance absorbée par la pompe = 2,14 Kw ;  Puissance du moteur = 3 Kw. Ces pompes disposeront de :  Un ensemble d’équipement à l’aspiration de chaque pompe, comprenant une vanne d’isolement avec t de démontage ;  Un ensemble d’équipement au refoulement de chaque pompe, comprenant un manomètre avec robinet d’isolement, un manchon élastique, un clapet anti-retour et une vanne d’isolement ;  Un collecteur général de refoulement. En raison du caractère corrosif de l’eau saumâtre, la composition métallurgique proposée pour les aciers inox, afin d’atténuer ou pallier à tout type de corrosion, est la suivante :  Corps: 316 L (Cr = 20 %, Ni = 12 %, Mo = 2,5 %, C = 0,03 %, Si = 1,5 %)  Roue: 316 L  Axe : 316 L 4.3.4.2.2. Acidification S’agissant de la même qualité d’eau, comme pour la variante N°1, l’IC a prévu de réduire le pH de l’eau brute de la valeur 6,84 à 5,60. Cette dernière valeur de pH, suite à une acidification, engendre une saumure dont l’indice de saturation est de -0,15 (Voir en annexe, la page 2 des projections de la variante 2). Cette valeur négative, confirme qu’il n’y pas de précipitation de carbonate de calcium dans la saumure, alors que sans acidification, la précipitation de CaCO3 serait inévitable, car l’indice de saturation, sera de l’ordre de +1,75). Le point d’injection proposé est au sein de la conduite de raccordement entre le pompage BP et le microfiltre. Tenant compte des données suivantes :

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 La qualité de l’eau du forage 194/124, mais déferrisée et démanganisée;  Le taux de conversion de 65 % ;  Le débit d’eau filtrée à déminéraliser de 8 l/s ou 691 m³/j ;  pH de l’eau brute à l’entrée des Tp = 5,60 unités ; Et de tous les autres paramètres fixés par l’IC, l’exploitation du logiciel ’’Ropro’’ de « Fluid systems », révèle que la consommation journalière d’acide sulfurique (93,2 %) est de 235,3 Kg/j (Voir en annexe, la page 3 des projections de la variante 2). La consommation d’acide précitée correspond à 223,8 Kg/j de H2SO4 à 98 %, qui est le titre de la solution commerciale au Maroc. La dose d’acide sulfurique (H2SO4 à 98 %), est de : Dose (H2SO4 ) = 223800 g / 691 m3 = 324 mg/l. Cette forte dose qui est équivalente à celle la variante N°1, est due, en partie, à la teneur très élevée en bicarbonates dans l’eau. L’installation d’acidification comprend :  Deux pompes doseuses (dont 1 de secours) de caractéristiques : Débit Qn = (8 x 3,6 m3/h x 324 g/m3) /(1,8 Kg/l * x 1000) = 5,2 l/h ; soit une plage de 0 à 7 l/h, (1,8 Kg/l étant la densité de H2SO4)  Deux bacs de préparation de la solution, en PEHD (Polyéthylène Haute Densité), de volume unitaire assurant une autonomie de 1 mois de fonctionnement, soit Vbac = 5,2 x 24 x 30 = 3744 litres. C’est le volume de 4,0 m³ qui est retenu.  Une bâche de stockage, en polyester armé (GRP), d’une capacité de 10 m3, assurant une autonomie de production de l’ordre de 2,7 mois. Cette bâche, réalisée à l’air libre et au sein d’une cuve de rétention en BA, alimente les deux bacs précités. Toute la tuyauterie (aspiration-refoulement), ainsi que les raccords, seront en matière plastique (PEHD). Par mesure de sécurité, la canalisation de refoulement en PEHD est logée dans une conduite en PVC. Une pompe et un flexible sont prévus pour le dépotage du H2SO4 à partir du camion. Les bacs d’utilisation de 4,0 m3 sont alimentés gravitairement depuis la cuve de stockage de 10 m3. Pour la protection du personnel, on installe des panneaux en plexiglas au niveau de :  Poste de dépotage ;  Pompes doseuses ;  Points d’injection. En outre, une douche est prévue au sein du local des réactifs et une autre dans le laboratoire. A signaler que l’acide chlorhydrique HCl pourrait être utilisé à une dose de l’ordre de 241 mg/l au lieu de 324 mg/l de au H2SO4.

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4.3.4.2.3. Installation pour l’injection du séquestrant ’’dispersant’’ Le rapport PI / Ksp du sulfate de baryum (BaSO4 ) étant de 43,13 (Voir en annexe, la page 3 des projections de la variante 2), il est impératif d’injecter un réactif ‘‘dispersant’’ pour pouvoir fonctionner au taux de conversion de 65 %, car ce réactif tolère une sursaturation des sels limitants dans la saumure. Le réactif ‘’ séquestrant’’ à injecter doit permettre de fonctionner au taux de conversion qui génère jusqu’à 50 fois le produit de solubilité du BaSO4. Le point d’injection proposé pour ce réactif, est au sein de la conduite de liaison entre le pompage BP et les microfiltres (à quelques cms du point d’injection du H2SO4). Le taux de dosage pris en compte étant de 5 mg/l, le poste de préparation et de dosage du dispersant comprend :  Deux pompes doseuses (dont 1 de secours), ayant les caractéristiques suivantes : Débit Qn = 8 x 3,6 x 5 / 10* = 14,4 l/h (plage de la course : 0 à 20 l/h)  Deux bacs en PVC, de volume unitaire égal à 100 litres. * 10 g/l, est la teneur de préparation de la solution du séquestrant (cette teneur est indicative car elle varie selon la nature du séquestrant). La capacité du bac assure une autonomie de l’ordre de 7 heures. Le contrôle continu de débit du réactif ‘’dispersant’’ est assuré par un appareil automatique et ce par le biais d’une sonde de mesure installée dans la conduite de refoulement des pompes doseuses. Toutes les canalisations de ce poste seront en PVC. Note : Il y a lieu de préciser que du fait que le choix des réactifs et de leurs doses respectives, dont notamment l’acide et le dispersant, dépendent du fournisseur de membranes, les réactifs proposés et leurs taux de dosage, mentionnés dans le présent rapport, ne le sont qu’à titre purement indicatif. Par ailleurs, pour tous les réactifs de traitement utilisés, les taux de dosage effectifs seront affinés lors de la mise en service industriel de la station de traitement. A signaler aussi que l’un des deux bacs prévus, est en service, tandis que l’autre, est prêt pour l’utilisation, dés que le premier sera vidé. Ces bacs (à l’exception de celui de H2SO4) sont dotés d’électro-agitateurs, dont l’arbre et l’hélice sont à base d’acier inox. Ils sont alimentés en eau déminéralisée (non chlorée), par un piquage sur le collecteur des eaux émanant de la bâche, qui évite l’assèchement des membranes (voir § trains d’osmose inverse). Un dispositif de chasse d’eau, est prévu à tous les points de dosage. Pour assurer un bon accès aux canalisations de dosage de réactifs, elles seront posées dans des tranchées avec des couvercles de préférence à des gaines. Il convient de mentionner aussi, que certains concepteurs de SD, assistés par les fabricants de réactifs ’’dispersants’’, optent uniquement pour l’injection d’un dispersant approprié dans l’eau brute, sans prévoir d’acidification.

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4.3.4.2.4.

Microfiltration

La protection des membranes requiert une microfiltration, qui doit retenir toute microparticule de dimension supérieure à 5 micromètres (microns), après son éventuelle fuite de la filtration primaire. A cet effet, il est proposé deux (2) microfiltres à cartouches, ayant les caractéristiques unitaires suivantes :  Débit maximum par cartouche : 5 m3/h  Le nombre de cartouches sera de : 8/2 x 3,6 / 5 = 2,88 ; Soit 3 cartouches.  Surface unitaire d’une poche (cartouche) : 0,5 m2  Surface de filtration/ microfiltre: 3 x 0,5 = 1,5 m2 La vitesse de microfiltration/ microfiltre est donc de : 8/2 x 3,6 / 1,5 = 9,6 m/h. Les cartouches sont en polypropylène et le matériau constituant le corps de chacun des 2 microfiltres est en plastique renforcé par de la fibre de verre (GRP). Les paniers sont en acier inoxydable 316 L. Chaque microfiltre dispose des équipements suivants :  Un couvercle amovible, équipé de boulons basculants ;  Un robinet d’évent et un robinet de vidange ;  Deux manomètres avec robinets d’isolement ;  La tuyauterie de raccordement aval et amont de cet ouvrage, en GRP ou PVC ;  Une vanne à l’entrée ;  Une vanne à la sortie. Pour s’informer sur l’état de colmatage du microfiltre, un capteur automatique de pressions est prévu sur la conduite d’eau ‘’microfiltrée’’ et ce, pour mesurer et transmettre en salle de contrôle la ΔP entre ce point et celui à la sortie des filtres à sable. Ce capteur sera équipé d’un pour garantir la pression minimum nécessaire à l’aspiration de la pompe haute pression (HP). Par ailleurs, une pompe et un (1) kit complet sont prévus pour la mesure du SDI. En outre, un pressostat est installé à l’aval de ces microfiltres et ce, pour protéger les pompes HP contre la cavitation. 4.3.4.2.5. Déchloration Au cas où la préchloration (parfois intermittente) serait nécessaire, le chlore résiduel présent dans l’eau brute, attaquerait les membranes d’osmose inverse et les détériorait. La neutralisation du chlore, sera assurée par une injection de métabisulfite de sodium (NaHSO3), qui est un réducteur. Le poste de déchloration est dimensionné à base d’un taux de chlore résiduel de 1 g/m3.

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En utilisant une solution de Na HSO3, présentant un équivalent de 25 g/l de SO2 et sachant que 1 g de chlore nécessite (est neutralisé par) 1,8 g de SO2, le débit d’injection sera de:

8 x 3,6 m3/h x 1 g/m3 x 1,8 q=

= 2,07 ≈ 2,0 l/h. 25 g/l

L’installation de déchloration comprend :  Deux pompes doseuses (dont 1 de secours) de caractéristiques :

 

débit Pression

: 2,0 l/h (course de la pompe de 0 à 1,5 l/h) ; : 2 bars

 Deux bacs en PVC de volume unitaire égal à 50 l. Le point d’injection proposé, est au sein de la conduite d’eau ‘’microfiltrée’’ et juste à l’amont de la pompe HP. Le contrôle continu de débit de ce réactif est assuré par un appareil automatique et ce par le biais d’une sonde de mesure installée dans la conduite de refoulement des pompes doseuses. Deux appareils de mesure du potentiel Redox (fonctionnant en dérivation), arrêtent le pompage BP et celui HP au cas où le potentiel mesuré dée le seuil (c’est à dire au cas où il y a présence de chlore résiduel libre dans l’eau prétraitée). Remarque Les débits et pressions des pompes doseuses, définis ci-dessus pour tous les réactifs, serviront de base pour solliciter les différents fabricants qui disposent d’équipements standardisés. 4.3.4.2.6. Dimensionnement des ouvrages d’osmose inverse a)

Pompage Haute Pression (HP) La production de 5 l/s d’eau déminéralisée, soit (8 x 0,65 = 449 m3/j), est assurée par une seule ligne (1 rack) de tubes de pression ‘’Tp’’ et ce pour minimiser le coût d’investissement des équipements. A cet effet, il est prévu deux (2) pompes Haute Pression (dont une de secours et raccordée), de caractéristiques suivantes:  Débit = 8 l/s (≈29 m3/h) ;  HMT = 14,0 Bars  140 m (si l’on tient compte de 15 % de colmatage des membranes) et 12,4 bars pour 0 % de colmatage (voir en annexe, la page 2 des projections Ropro de la variante N°2) ;  Puissance absorbée : 20 KW ;  .Puissance du moteur : 25 kw.

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Ces pompes HP disposeront de :  Un collecteur d’aspiration commun ;  Un ensemble d’équipement à l’aspiration de chaque pompe, comprenant une vanne d’isolement avec de fin de course ;  Un ensemble d’équipement au refoulement de chaque pompe, comprenant un manomètre avec robinet d’isolement, un clapet anti-retour, une vanne d’isolement avec de fin de course et une conduite de refoulement ;  Un collecteur de refoulement commun vers la ligne d’OI;  Une vanne de régulation à commande pneumatique, commune pour les deux (2) pompes (installée donc sur le collecteur de refoulement des 2 pompes);  Un appareil pour la mesure automatique de la pression à l’aspiration des pompes et sa transmission en salle de contrôle, Les HMT précitées sont fournies par le logiciel Ropro, à base des données fixées par l’IC, dont celles mentionnées ci-après :  Qualité des eaux du forage 194/124 (après déferrisation-démanganisation et filtration) ;  Débit d’eau déminéralisée (≈ 5 l/s) ;  Taux de conversion de 65 % ;  Choix de la membrane d’osmose inverse ;  Configuration du train de tubes de pression Tp (nombre d’étages, nombre de Tp/étage, et nombre de membranes par Tp). La HMT de 14,0 bars résulte de la conception du rack de Tp, selon deux étages ‘’ série rejet’’ et 15 % de colmatage issible (Voir en annexe, la page 2 des projections Ropro de la variante N°2). La HMT de 12,4 bars résulte de la même configuration du train de Tp, mais pour 0 % de colmatage, qui correspond à la durée où les membranes sont supposées propres (Voir l’annexe précitée). Sur la base de la nature de la ressource, qui est l’eau saumâtre filtrée du forage 194/124, présentant un TDS de l’ordre de 2,6 g/l, la membrane choisie est la TFC 4821 ULP (Ultra Low Pressure). Les principales caractéristiques de cette membrane, sont les suivantes :  Matériau de fabrication : Polyamide ;  Surface membranaire : 7,43 m² ;  Débit nominal d’eau dessalée : 7 m3/j. Ce débit assuré par la membrane, résulte des essais de cette membrane, principalement à base d’une eau présentant un TDS de 2000 mg/l de NaCl et d’une pression d’alimentation de l’ordre de 7 bars;  Température maximum d’utilisation : 45 °C ;  Pression maximum de fonctionnement : 24,1 bars. La composition métallurgique des aciers inox, constituant les pompes HP, afin d’atténuer tout type de corrosion, est la suivante :  Corps :  Roue :  Axe :

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acier inox 316 L acier inox duplex acier inox duplex

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Toutes les canalisations «Haute Pression» (refoulement de la pompe HP, tuyaux d’alimentation des tubes de pression, tuyaux de sortie de la saumure jusqu’à la vanne de détente de cette dernière), sont en acier inox duplex. Pour rappel, la récupération de l’énergie de la saumure n’est pas d’un intérêt significatif (du point de vue énergétique), lorsqu’il s’agit de la déminéralisation des eaux saumâtres, car la pression d’alimentation des Tp, n’est pas importante. Il est prévu un appareil pour la mesure automatique de la pression de la saumure et sa transmission en salle de contrôle. L’énergie du pompage HP, consommée par 1 m3 d’eau produite (Cs), est de l’ordre de: Csp = 20 / (5 x 3,6) = 1,1 Kw/m3. b)

Train d’osmose inverse La configuration adoptée par l’IC, pour ce train (rack) de Tubes de pression, est basée sur les données suivantes :  TDS des eaux du forage 90/125 : 2,6 g/l ;  Acidification de l’eau brute au pH : 5,6 ;  Débit d’eau déminéralisée : 5 l/s ;  Température de l’eau brute : 28 ° C ;  Nombre d’étages : 2 (série rejet);  Nombre de Tubes de pression Tp ; Etage 1 :6;  Nombre de Tubes de pression Tp ; Etage 2 :3;  Nombre de membranes/ Tp :8;  Nombre de es : 01 ;  Taux de conversion : 65 % ;  Marque et type de membrane : Fluid Systems- TFC 4821ULP  Production escomptée après une durée de : 5 ans ;  Taux de colmatage permis (fouling) : 15 % ; Sur la base des données précitées, les résultats du logiciel ‘’Ropro’’, sont résumés dans les tableaux ci-après : Désignation

Nbre de Tp

Etage N°1

6

Nbre de membranes/Tp 8

Etage N°2

3

8

P.alim (Bars)

Flux moyen (l/m2.h)

TDS perméat (mg/l)

14,0

35

53 *

* C’est la valeur du TDS avant le postraitement, qui sera décrit plus loin. Commentaire sur les résultats de cette projection (ts en annexe):  La production de 5 l/s d’eau déminéralisée, présentant un TDS de l’ordre de 53 mg/l, nécessite l’installation de 9 x 8 membranes (éléments), soit 72 membranes de type TFC 4821 ULP.

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 La pression d’alimentation des Tp est de 14.bars, pour 15 % de colmatage permis. Elle n’est que de 12,4 bars pour 0 % de colmatage, qui correspond à la durée où les membranes sont supposées propres. L’impact du % de colmatage, informe le concepteur sur le fait que le groupe HP doit être dimensionné pour une pression de refoulement plus élevée. La pression d’alimentation à prendre en compte est celle qui assure la production nominale d’eau déminéralisée, au taux de colmatage de l’ordre de 15 % (soit 14 bars pour le cas de ce projet) ;  Le flux moyen de l’eau à travers les membranes est de 35 l/m2.h. Ce flux est très acceptable pour une eau saumâtre, puisée d’un forage.  Le coefficient de concentration de polarisation , au niveau du dernier élément du Tp du premier et du deuxième étage, est respectivement de 1,077 et 1,003 (Voir en annexe, la page 7 des projections Ropro de la variante N°2). Ces valeurs sont inférieures à celle maximum permise, qui est de 1,13. La production d’eau déminéralisée est collectée dans une canalisation en PVC, qui alimente une bâche surélevée. Cette bâche (construite en G.R.P), évite l’assèchement des membranes en cas d’arrêt du groupe HP et ce, par retour d’eau déminéralisée vers ces membranes. Par ailleurs, elle est dotée d’un trop plein, qui alimente la conduite acheminant l’eau produite (5 l/s) vers la citerne d’eau traitée. Sachant que le volume d’un élément est de l’ordre de 0,033 m3 ( 203 mm - L = 1016 mm), le train de Tp accueille donc un volume d’eau maximum de 2,4 m3, soit (0,033 x 72 memb). Cependant, en tenant compte du volume de la tuyauterie et des autres usages de l’eau de cette bâche, la capacité proposée pour la bâche précitée, est de 6 m3. La saumure, détendue à la pression atmosphérique, est collectée dans une conduite en PVC. Cette conduite aboutit dans un collecteur débouchant sur un caniveau, qui collecte toutes les eaux usées de la ST, qui sont évacuées gravitairement par une conduite de rejet, vers l’oued qui est distant de 300 m de la ST. Les installations de prétraitement, le train d’OI, les groupes BP et HP, ainsi que l’installation de postraitement, sont montés dans un bâtiment, réalisé en GC. 4.3.4.2.7. Poste de nettoyage et de rinçage des modules. a)

Réactifs de nettoyage Il convient de préciser que les réactifs appropriés et la méthode choisie pour le nettoyage des membranes dépendent des agents de colmatage, susceptibles d’être rencontrés lors du fonctionnement de l’unité. Des recommandations de nettoyage sont indiquées par le fabricant de la membrane, puis habituellement ajustées sur place par l’opérateur, sur la base des antécédents de colmatage de la membrane.

b)

Equipement de nettoyage Il est d’usage de nettoyer un train de production et de ce fait, la production sera arrêtée lors du nettoyage du train de modules.

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La pompe nécessaire à la recirculation de la solution de nettoyage a une capacité d’environ 50% à 60% du débit d’alimentation du train. Ses caractéristiques sont donc les suivantes : Q = 8 x 0,6 l/s = 4,8 l/s ; soit ≈ 17 m3/h ;  HMT = 15 m.  Puissance absorbée par la pompe = 1,4 Kw.  Puissance du moteur = 2 Kw. Deux pompes sont prévues (dont une de secours). Ces pompes sont fabriquées à base d’acier inox 316 L et sont protégées, au niveau de leur aspiration, par un microfiltre à cartouches de 5 microns. La capacité nominale du bac de préparation de la solution de nettoyage doit assurer un temps de rétention de 5 mn (lorsqu’on nettoie les modules avec du détergent). Le volume de ce bac, en PVC, est de l’ordre de : V = 17 m3 x 5/60 = 1,42 ; soit 1,5 m3. Le rinçage à l’eau du train de modules, est assuré par la mise en service des deux pompes précitées, qui aspirent l’eau déminéralisée depuis la bâche surélevée de volume 6 m3 (bâche anti -assèchement des membranes). 4.3.4.2.8. Dimensionnement du postraitement L’eau déminéralisée produite est très corrosive. En effet, son indice de saturation est de – 5,98 (voir en annexe, la page 6 des projections Ropro relatives à la variante N°2). Pour que cet indice de saturation soit ramené à la valeur de +0,03 (légèrement > 0 pour atténuer le caractère agressif de l’eau), l’IC a prévu les deux opérations suivantes:  Dégazage ou désorption d’une partie de la teneur en CO2 contenue dans l’eau osmosée  Injection de la chaux pour rehausser le pH de l’eau traitée à la valeur de 8,3. a)

Dégazage de l’eau osmosée L’eau déminéralisée (à la sortie des Tp) présente une teneur très élevée en CO2 de 408,42 mg/l. Le dégazage consiste à réduire cette teneur à la valeur de 55 mg/l. L’ouvrage assurant cette opération (dégazeur) comprend principalement, une colonne et un ventilateur. Dans la colonne, l’eau est pulvérisée sur un garnissage résistant à la corrosion. Un contre-courant d’air est soufflé vers le haut, par un ventilateur. Ce intime entre l’eau et l’air élimine la quantité voulue de CO2. L’épaisseur de la couche de garnissage est généralement de 2 m. Le débit d’eau est de 20 m3/h.m2 et celui de l’air est de l’ordre de 1000 m3/h.m2.

b)

Poste de préparation et d’injection de lait de chaux

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Pour ramener le pH de l’eau dégazée à la valeur de 8,3, la consommation journalière de chaux (à 93 %) requise est de l’ordre de 22,5 Kg/j, pour une production de l’ordre de 5 l/s (449 m3/j) d’eau déminéralisée (voir en annexe, la page N°6 des résultats de projections Ropro de la variante N°2). En tenant compte de la chaux commercialisée au Maroc, qui présente une teneur de 90 % de chaux pure, la consommation journalière requise est de 23,25 kg/j. Le taux de dosage correspondant est de : Td = 23250 g / 449 m³ = 51,78 ≈ 52 mg/l. - L’installation de lait de chaux comprend :  Deux pompes doseuses (dont 1 de secours) de caractéristiques : 5 x 3,6 m3/h x 52 g/m3 q(débit) =

= 18,72 ≈ 19 l/h 50* g/l *50 g/l est la solution de lait de chaux préparée dans le bac. - HMT = 15 m.  Deux bacs en PVC de volume unitaire égal à : Vbac = 19 x 24 = 456 litres (C’est un bac de 500 litres qui est retenu). La capacité d’un bac assurera une autonomie de fonctionnement de l’ordre de 24 heures. Ces bacs sont dotés d’agitateurs en inox 316 L. c)

Qualité de l’eau destinée à la distribution Tenant compte de l’opération de dégazage précitée et de celle de l’injection du lait de chaux, la qualité de l’eau filtrée (5 l/s), définie par le logiciel Ropro, est présentée dans le tableau suivant (voir en annexe, la page N 6 des résultats de projections de la variante N°2) : Paramètre Ca Mg Na K NH4 Ba Fer Mn CO3 HCO3 SO4 Cl F NO3

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E.D (mg/l) 27,23 0,91 14,98 0,41 0,01 0,0 0,0 0,0 1,59 81,75 3,14 23,66 0,01 0,0

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SiO2 CO2 Minéralisation pH LSI

0,0 0,64 153,70 8,30 0,03

La nécessité de la remise à l’équilibre détaillée de cette eau sera analysée lors de l’élaboration du rapport définitif de la note technique, qui ne traitera que de la variante qui sera retenue par l’ONEP. Il convient juste de signaler que cette variante permet la production d’un débit de l’ordre de 5 l/s d’eau traitée, présentant un TDS de l’ordre de 154 mg/l uniquement (cette eau sera donc très faiblement minéralisée). d)

Désinfection finale de l’eau produite Pour la potabilité bactériologique de l’eau produite, il est prévu d’utiliser du chlore gazeux qui sera injecté sous forme d’eau chlorée. Le dispositif d’injection est une canne immergée au sein de la citerne d’eau traitée de 100 m³. La consommation horaire de chlore est de : C = 5 l/s x 3,6 x 3 g/m³ = 54 g/h. 5 l/s est le débit de production de la ST et 3 g/m³ est le dosage en chlore pour assurer la désinfection finale de l’eau produite, en maintenant aussi une teneur de l’ordre de 0,2 mg/l de chlore résiduel libre dans le réseau de distribution. A cet effet, il est prévu deux (2) chloromètres (dont un de secours) de 70 g/h de débit unitaire. Le débit requis de 54 g/h correspond à 76% de la plage du rotamètre du chloromètre et ce pour une meilleure précision du débit massique, car tout équipement de dosage est plus précis sur la plage entre 20 et 80% de son débit maximum. Les hydro-éjecteurs des chloromètres sont alimentés par 2 pompes d’eau motrice (dont une de secours). Les caractéristiques de ces pompes sont les suivantes : Q : 2 m³/h  HMT : 10 m  Puissance absorbée par la pompe : 0,11 Kw. Le débit et la pression précités sont mentionnés à titre indicatif, car ils sont définis en fonction du type d’hydro-éjecteur, proposé par le fournisseur de chloromètres. Ces pompes sont alimentées à partir de la bâche anti-assèchement d’eau déminéralisée. La consommation journalière en chlore est de : Cd = 5 x 3,6 m3/h x 3 x 24 = 1.296 g/j ≈ 1,30 Kg ; Une autonomie de 6 mois, nécessite une quantité de :

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Ad = 1,30 x 30 x 6 = 234 Kg ; soit 5 bouteilles de 50 kg chacune. Il est prévu d’approvisionner les 5 bouteilles précitées, mais de ne raccorder que 2 bouteilles, dont l’une sera en service et l’autre en position ‘’stand-by’’. Cette dernière sera opérationnelle dés que l’inverseur automatique détecte une chute de pression dans le circuit (due à l’absence ou à une forte diminution du débit de chlore gazeux). La capacité d’une seule bouteille assure une autonomie de fonctionnement de l’ordre de 38 jours, soit (50 / 1,3). Les bouteilles de chlore et les chloromètres précités sont prévus dans le local de chloration, qui comprend aussi le matériel de protection individuelle, décrit ci-après :  Deux (2) masques à chlore avec cartouches de réserve ayant une date de péremption supérieure à 12 mois ;  Deux (2) paires de gants ;  Deux (2) paires de lunettes étanches ;  un (1) flacon d’ammoniac pour la localisation des fuites. En cas de fuites éventuelles de chlore au niveau d’une bouteille, cette dernière doit être immergée dans la fosse de neutralisation qui est aménagée au sein du local précité. Le volume utile de cette fosse est de 1 m³, soit L x l x H = 1,6 x 0,8 x 0,8 m. V.3.4.3.

Pompage pour la reprise de l’eau potable vers le réservoir de distribution

Pour pouvoir alimenter le réservoir surélevé projeté, destiné à la distribution de l’eau potable, il est prévu une station de reprise comportant deux groupes électropompes (dont un de secours) de caractéristiques : Q : 5 l/s  HMT : 35 m  Puissance absorbée par la pompe : 3 Kw. V.3.4.4.

Alimentation électrique

Le centre de Gueltat Zemmour n’étant pas desservi par l’ONE, il est prévu d’assurer l’alimentation électrique de la station de traitement par 2 Groupes Electrogènes (GE), dont un de secours. L’énergie consommée par les différentes installations de la SD est définie par le bilan de puissance, figurant dans le tableau suivant : DESIGNATION Compresseurs pour déferrisation Pompage pour le lavage des filtres Surpresseur d’air pour lavage des filtres Pompage basse pression Pompage Haute Pression Pompage nettoyage des Tp Pompage de reprise Eclairage et autres (pompes doseuses, compresseurs d’air instrument, postes de réactifs, etc.)

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PUISSANCE (KW) 0,3 2,4 1,6 2,14 20 2 x 1,4 = 2,8 3 10

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TOTAL

43

La puissance du GE doit être suffisante pour satisfaire la puissance demandée par les moteurs au moment du démarrage. Pn (kw) Pt(KVA) =

= 43 / 0,8*1,3 = 70 KVA CosΦn

Avec :  Pt  Pn  Cos Φn  1,3

: puissance du GE (KVA) : puissance nominale sollicitée (kW) : facteur de puissance nominale = 0,8 : facteur de majoration en raison de la puissance demandée par les moteurs au moment du démarrage.

Sachant qu’il est recommandé qu’un GE fonctionne aux ¾ de sa charge nominale et en tenant compte des puissances normalisées, il est prévu 2 GE de 100 KVA chacun (dont un de secours). La consommation de la station de traitement est donc de l’ordre de 41 KWh, soit une consommation spécifique de 43 / (5 x 3,6) = 2,4 KWh/m3 d’eau produite. V.3.5. Ouvrages communs aux deux variantes V.3.5.1.

Eau de service

L’alimentation en eau de service pour les différents usages dans la station de traitement, dont notamment le laboratoire et les bacs de préparation des réactifs, est assurée par une installation de type’’ hydrophore’’ assurant un débit de 0,5 l/s sous une pression de 2 bars (20 m). Elle comprend deux groupes électropompes (dont un de secours), un ballon pour la mise en pression de l’eau et ce par de l’air provenant d’un compresseur (un deuxième compresseur est prévu comme secours). Les GEP aspirent l’eau depuis la bâche d’eau traitée, décrite plus loin. V.3.5.2.

Citerne d’eau traitée

Pour constituer une réserve d’eau potable, permettant une autonomie de l’ordre de 4 heures et qui assure, par ailleurs, une bonne désinfection finale, il est prévu une citerne d’eau traitée d’une capacité de 100 m3. Le point d’injection de l’eau chlorée pour la désinfection finale consiste en une canne (tuyau) immergée au sein de citerne précitée. Un compteur est prévu sur la conduite en PVC alimentant cette citerne. V.3.5.3.

Rejet des saumures

Les deux principales sources d’effluents de la ST, sont les eaux résultant du lavage des filtres à sable et la saumure issue des tubes de pression (Tp).

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A cet effet, la conduite de rejet est dimensionnée pour pouvoir évacuer le débit résultant de la simultanéité du lavage d’un filtre (lors de son opération de rinçage qui sollicite un débit de 45 m³/h) et de celui de la saumure (≈ 90,6 m³/j ou 3,8 m³/h pour la variante N°1 et 242 m³/j ou 10 m³/h pour la variante N°2) ; soit un débit global de l’ordre de 55 m³/h ou 15 l/s. Le site d’implantation proposé pour la station de traitement permet une évacuation gravitaire de la saumure vers l’oued (distant d’environ 300 m de la ST). A cet effet, il est prévu de poser une conduite en PVC, de diamètre Ø 200 (V≈ 0,65 m/s) sur une longueur d’environ 300 m. V.3.5.4.

Génie-Civil de l’usine

Il est prévu de réaliser un bâtiment en Génie-Civil, d’une superficie de l’ordre de 1000 m² couverts (L x l =34 m x 30 m), comprenant les locaux suivants :  Un aire d’une hauteur de 4,5 m, équipée d’un palan et abritant les installations de prétraitement (tour d’oxydation, filtres, microfiltres et compresseurs d’air pour la déferrisation), les groupes BP, HP et le train d’OI, ainsi que les postes de réactifs et l’installation de nettoyage chimique des membranes ;  Le local des machines (pompage de reprise, pompes et surpresseurs de lavage des filtres, le groupe hydrophore) ;  Le local de commande qui sera climatisé et doté d’une isolation acoustique. Cette dernière sera assurée par le choix de matériaux appropriés lors de la réalisation de ce local ;  Le laboratoire de contrôle de qualité des eaux qui sera climatisé et doté d’une isolation acoustique ;  Le local électrique ;  Le bureau d’exploitation ;  Les bâches d’eau filtrée et d’eau traitée ;  Les sanitaires. La disposition des ouvrages et équipements de la station de traitement, sont présentés dans le plan d’ensemble et d’implantation, ts au présent dossier. V.3.5.5.

Automatisme

L’automatisme ainsi que les sécurités prévus, sont les suivants :  Toute pompe aura une protection contre le « Bas niveau » pour éviter la cavitation.  Le niveau haut dans la citerne d’eau traitée, arrête l’arrivée d’eau brute à partir du forage et le fonctionnement de ST (arrêt du groupe HP).  Le manque (l’absence) de débit au refoulement des pompes doseuses de l’acide sulfurique, du séquestrant et du bisulfite de sodium, arrête le pompage hautepression et actionne l’ouverture de la vanne pour rejeter les eaux prétraitées dans le caniveau.  La dose d’acide sulfurique à injecter, est asservie au pH de consigne de l’eau brute (alimentation des Tp).  Un conductivimètre arrête le fonctionnement de l’usine, lorsque la conductivité de l’eau déminéralisée dée la valeur de consigne.  Deux appareils de mesure du potentiel Redox (fonctionnant en dérivation), arrêtent le pompage HP au cas où le potentiel mesuré dée le seuil (c’est à dire au cas où il y a présence de chlore résiduel libre).

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 Le fonctionnement des pompes doseuses des réactifs est asservi à l’ission d’eau brute à partir du forage.  Le contrôle automatique de la qualité d’eau traitée (après le postraitement), par la mesure automatique et transmission en salle de contrôle des paramètres suivants : - pH ; - Turbidité ; - Conductivité ; - Chlore résiduel.  La gestion des installations sera assurée par un automate.  Un micro-ordinateur et une imprimante qui permettront : - Exploiter l’unité en ant par l’automate. - Dater les opérations du traitement. - Afficher sur l’écran, mémoriser puis imprimer (interventions).

toutes

les

opérations

La gestion par l’automate permettra, entre autre, ce qui suit :  Le paramétrage des points de consigne, des temporisations et des seuils de sécurité ;  L’affichage au synoptique des différentes étapes du fonctionnement de l’usine, dont notamment l’état des différentes vannes, les différents niveaux d’eau et les débits, pressions, etc. A signaler que des compteurs d’eau sont prévus au niveau des équipements suivants :  Conduite d’eau brute ;  Refoulement des pompes de lavage des filtres ;  Conduite d’eau traitée alimentant la citerne d’eau traitée ;  Refoulement des pompes de reprise. A signaler que des débitmètres électromagnétiques sont prévus pour la mesure et transmission en salle de contrôle, des débits suivants :  Eau brute ;  Eau filtrée ;  Eau filtrée by-ant l’unité de déminéralisation ;  Eau à l’entrée des pompes HP ;  Eau déminéralisée à la sortie du train d’osmose inverse;  Eau traitée à l’entrée de la citerne d’eau traitée ;  Eau traitée au refoulement des pompes de reprise. Des débitmètres à flotteurs sont prévus pour la mesure des débits suivants :  Eau de lavage des filtres ;  Eau déminéralisée à la sortie de chacun des Tp;  Eau de rinçage des Tp; V.3.6. Comparaison économique des variantes de traitement Les estimations des coûts de réalisation des différents ouvrages prévus pour ce projet, évaluées à base des marchés récemment contractés par l’ONEP, sont présentées en annexe. Il ressort de ces estimations que les coûts d’investissement sont

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respectivement de 13,8 Millions et 16 Millions DH TTC pour la variante N°1 et la variante N°2. Pour un taux d’actualisation de 10%, les coûts d’exploitation sont estimés respectivement à 10,67 Dh/m³ et 18,9 Dh/m³ pour la variante N°1 et la variante N°2. V.3.7. Description de la solution retenue Au vu de ce qui précède, l’IC recommande la variante n° 1. Pour rappel, cette solution comportera les ouvrages et équipements qui assureront ce qui suit :  La déferrisation - démanganisation de la totalité du débit d’eau brute (8 l/s) ;  La déminéralisation par osmose inverse d’un débit de 3 l/s d’eau ‘’déferrisée -démanganisée’’, sur la base du taux de conversion maximum permis qui est de 65 %. La production de l’unité d’osmose inverse sera de l’ordre de 2 l/s, soit (3 x 0,65) l/s.  Le mélange du débit précité d’eau déminéralisée (2 l/s) avec le débit d’eau ‘’déferrisée-démanganisée’’ restant qui est de 5 l/s et ce au sein de la citerne d’eau traitée. La production totale de la station de traitement sera de l’ordre de 7 l/s d’eau potable présentant un TDS de l’ordre de 1650 mg/l. La filière de traitement proposée est la suivante :  Déferrisation – démanganisation physico-chimique ;  Acidification par injection d’acide sulfurique (H2SO4), pour éviter la précipitation éventuelle du carbonate de calcium (CaCO3) au niveau des membranes ;  Injection d’un séquestrant (dispersant) pour fonctionner en sursaturation de sels, notamment le sulfate de baryum ;  Microfiltration à travers des filtres à cartouches de 5 microns ;  Déchloration par le métabisulfite de sodium (S.B.S) au cas où la préchloration (parfois intermittente) s’avèrerait nécessaire ;  Déminéralisation par osmose inverse ;  Postraitement de l’eau déminéralisée. A cet effet, il est prévu de réaliser les ouvrages suivants :  Une tour d’oxydation, en GRP (plastique renforcé par de la fibre de verre), dont les caractéristiques sont les suivantes : - Diamètre = 2,5 m; - Hauteur utile de pouzzolane = 1,50 m; - Hauteur de la partie cylindrique = 2,10 m; - Hauteur totale = 2,70 m.  Deux (2) compresseurs d’air (dont un de secours), de caractéristiques suivantes : - Q = 5 m3/h. - Pression de refoulement = 3 bars ; - Puissance = 0,3 Kw.  Un poste de préparation et d’injection du S.A ;  Un poste de préparation et d’injection du permanganate de potassium ;  Un poste de préparation et d’injection de soude ;

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 Deux filtres à sable en GRP, dont les caractéristiques unitaires sont les suivantes : -

Diamètre Hauteur de la couche de sable Granulométrie (taille effective) Hauteur cylindrique Hauteur totale du filtre

: 2.0 m : 0,8 m : 0,9  1 mm : 1,80 m : 2,60 m

 Une installation de lavage des filtres, comprenant : - Deux pompes dotées de by- pour le fonctionnement à mi-débit lors du soufflage (Décolmatage). Une seule pompe est opérationnelle (la deuxième assure le secours). Leurs caractéristiques sont :  Q = 45 m3/h ;  HMT = 10 m;  Puissance absorbée par la pompe : 2,4 Kw.  Puissance du moteur : 3 Kw. - Deux surpresseurs d’air (1 en service et l’autre comme secours) de caractéristiques :    

Q = 150 m3/h ; Pression de refoulement = 300 mbars ; Puissance absorbée par le surpresseur : 1.6 Kw. Puissance du moteur : 2 Kw.

 Une bâche d’eau filtrée d’une capacité utile de 40 m³.  Un pompage de 5 l/s d’eau filtrée vers la citerne d’eau traitée. Ce pompage est constitué de 2 groupes, dont les caractéristiques sont les suivantes : - Q = 5 l/s ; - HMT ≈ 10 m ; - Puissance de la pompe = 1 Kw ;  Un pompage Basse pression, constitué de 2 groupes, dont les caractéristiques sont les suivantes : -

Q = 3 l/s ; HMT ≈ 15 m ; Puissance de la pompe = 0.88 Kw ; Puissance du moteur = 1.2 Kw.

 Un poste de préparation et d’injection de l’acide sulfurique ;  Un poste de préparation et d’injection du séquestrant ;  Deux microfiltres en GRP ;  Un poste de préparation et de dosage du métabisulfite de sodium (NaHSO3), pour neutraliser les traces de chlore éventuellement présentes à l’amont des membranes d’osmose inverse.  Deux (2) groupes Haute Pression (HP), de caractéristiques suivantes : -

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Débit = 3 l/s ; HMT = 9,6 Bars  96 m ; Puissance de la pompe : 5.13 KW ; Puissance du moteur : 7 KW.

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 Un Train d’osmose inverse comportant 1 étage de tubes de pression et les équipements annexes (installation de nettoyage des membranes, bacs antiassèchement des membranes, etc.). Le nombre total de tubes de pression (Tp) est de 4, renfermant 32 membranes de type Fluid Systems- TFC 4821ULP (8 membranes /Tp)  Une installation de correction de l’agressivité de l’eau déminéralisée,  Une bâche d’eau traitée d’une capacité de 100 m³;  Un poste de chloration pour assurer la désinfection finale de l’eau déminéralisée ;  Une station de reprise de l’eau potable vers le réservoir de distribution, dont les caractéristiques sont les suivantes : - Q = 10 l/s ; - HMT = 35 m; - Puissance = 5,35 KW  Deux groupes Electrogènes (GE) de 100 KVA chacun (dont un de secours) et l’équipement d’automatisme pour la gestion des installations de la station de traitement.  Un bâtiment en Génie-Civil, d’une superficie de l’ordre de 1000 m² couverts, qui abritera les équipements précités et ceux annexes (laboratoire de contrôle de qualité des eaux, local de commande, etc.)  Une conduite en PVC (Ø 200 mm- L =300 m), pour l’évacuation des rejets de la ST vers l’oued.

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VI.

OUVRAGES D’ADDUCTION

VI.1.

Critères de conception

VI.1.1. Calcul des pertes de charge VI.1.1.1.

Pertes de charge linéaires

Les pertes de charge linéaire sont déterminées par la formule universelle de DarcyWeisbachs : H l 

-

 V2 D 2g

Hl : perte de charge linéaire (m/m) V : vitesse d’écoulement (m/s) g : accélération de la pesanteur (9,81 m/s²) D : diamètre de la conduite (m) λ : coefficient dimensionnel qui selon Colbrook-White est donné par la formule : 1



 2 log(

K 2.51  ) 3.7 D Re 

- Re : nombre de Reynolds (Re=VD/µ, µ=1,06.10-6 étant la viscosité cinématique de l’eau) - K : coefficient de rugosité de la paroi exprimée en m. Pour la rugosité K, les valeurs retenues sont : - K = 0,1 mm pour les conduites en PVC et PEHD ; - K = 0,3 mm pour les conduites en béton précontraint. Ces coefficients de rugosité intègrent les pertes de charge singulière des coudes d’angle inférieures à 50 grades, des tés et des piquages pour équipement de points hauts, points hauts et semblables. VI.1.1.2.

Pertes de charge singulières

Les pertes de charges singulières qui concernent essentiellement les diverses pièces spéciales : TES, cônes, cadres, vannes, robinets flotteur, etc. sont de la forme : Hs  K

-

Hs V G K

V2 2g

: perte de charge singulière (m) ; : vitesse d’écoulement (en m/s) ; : accélération de la pesanteur (9,81 m²/s) ; : coefficient dépendant du type de la singularité.

Ces pertes de charge sont estimées à 2 m aux niveaux d’une station de pompage et d’un réservoir. VI.1.2. Conduite

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VI.1.2.1.

Matériau et assemblage

Le matériau à adopter dépendra du diamètre et de la pression maximale de service (PMS) des conduites : Diamètre

PMS

Diam.  90 mm 110  Diam. < 400 mm Diam. >= 400 mm

Matériau

< 16 bars < 16 bars -

PEHD PVC Béton précontraint

L’assemblage des conduites sera assuré comme suit :  Par emboîtement et t standard pour les conduites en fonte.  Par emboîtement et bague d’étanchéité pour les conduites en PVC de diamètre

supérieur ou égal à 63 mm.  Par raccord à serrage rapide pour les conduites en en polyéthylène à haute densité

(PEHD) de diamètre inférieur à 63 mm. VI.1.2.2.

Pression caractéristique

Pour les diamètres étudiés, le marché des conduites en PVC offre deux classes de canalisations : PN10 et PN16. La détermination de la classe (ou PN) doit prendre en considération la pression maximale de service et le détimbrage pour tenir compte de l’effet de la température et des pulsations (pompage et coups de bélier). Partant de la nature d’assemblage proposé, les pressions maximales de service (PMS) correspondant aux différentes pressions nominales (PN) des conduites en PVC sont données par le tableau suivant : PMS - Conduite de refoulement DN < 63 DN >= 63

Pression Nominale PN 10 PN 16

8

8 13

PMS - Conduite gravitaire DN < 63 DN >= 63 13

8 13

Le détimbrage dû à la température consiste à appliquer un coefficient multiplicatif de 0,8 selon la norme NM 05.6.046. VI.1.3. Groupes de pompage a) Pompes Les pompes d’une station de pompage seront dimensionnées connaissant le débit de refoulement (Qp) et la hauteur manométrique totale (HMT) correspondante. Le débit de refoulement est égal au total des besoins en eau de pointe journalière (Qb) exprimés à l’aval de la station divisé par le nombre de pompe (non compris la pompe de secours). La hauteur manométrique totale HMT est calculée comme suit : HMT = Hg + DHl + DHs - Hg : La hauteur géométrique entre la bâche d’aspiration et la bâche d’arrivée de l’eau refoulée. Elle est calculée par la différence entre les cotes NGM du niveau moyen (entre le radier et le trop plein) à la bâche d’aspiration et du niveau trop plein de la bâche d’arrivée.

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- DHl : Les pertes de charge linéaire engendrées dans la conduite de refoulement. Elles sont calculées selon la formule donnée au paragraphe VI.1.1. - DHs : Les pertes de charge singulières engendrées principalement au niveau de la station de pompage (bâche d’aspiration) et du niveau de la bâche d’arrivée. Elles sont estimées à 4 m. b) Moteurs Le moteur est dimensionné connaissant sa puissance nominale (Pn). Cette puissance est déterminée comme suit : gQ p HMT Pap  p Avec : - Pap : la puissance appelée (en KW) ; -  : la masse volumique de l’eau ( = 998.2 kg/m3 ; - G : l’accélération de la pesanteur (g = 9.81 m/s²) ; - Qp : le débit de refoulement de la pompe (en m3/s) ; - HMT : la hauteur manométrique totale (en m) ; - p : le rendement de la pompe (en %). La puissance nominale (Pn) du moteur est choisie dans la gamme normalisée de manière à disposer d’une réserve minimale de 10 % par rapport à la puissance Pap. VI.1.4. Groupes électrogènes Le groupe électrogène est dimensionné si on connaît sa puissance nominale et son cos. Cette puissance est déterminée comme suit : Pab  1.1

Pap m

Avec : - Pab : la puissance absorbée par le groupe de pompage ; - Pap : la puissance appelée par la pompe ; - m : le rendement du moteur. La puissance totale absorbée (Pt) par la station de pompage est donnée comme suit : n

Pt   Pabi xK 1

Avec : - n : le nombre de groupes de pompage ; - Pabi : la puissance absorbée par chaque groupe de pompage ; - K : coefficient de majoration pour tenir compte des autres consommations (éclairages, services auxiliaires,…). On a retenu K = 1.2 (majoration de 20%). La puissance du groupe électrogène nécessaire est : Pt/cos avec cos  0,80. La puissance nominale du groupe électrogène est alors choisie dans la gamme « commerciale » de manière à être supérieure ou égale à Pt/cos.

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VI.1.5. Réservoir de stockage La capacité d’un réservoir de stockage est calculée pour assurer l’autonomie de distribution d’une demi-journée majorée par une réserve pour la protection contre l’incendie. S’agissant d’un centre de petite taille, la réserve d’incendie retenue est de 60 m3. VI.2.

Dimensionnement des ouvrages

VI.2.1. Points de départ et d’arrivée Point de départ : Station de pompage au niveau du forage 194/124 Le point de départ est le forage n° IRE 194/124 dont les caractéristiques sont données plus haut (§ IV.1). Point d’arrivée : Station de déminéralisation SD Le point d’arrivée est la station de déminéralisation :  Cote TN : 282 m NGM  Pression résiduelle : 1 bar  Cote Trop plein : 292 m NGM

VI.2.2. Conduite de refoulement La conduite de refoulement reliera la station de pompage d’eaux brutes et la station de déminéralisation sur une longueur de 8542 ml. Le diamètre de la conduite a été calculé en déterminant le diamètre économique qui est fonction des paramètres suivants :  coûts d'investissement, de renouvellement et d'entretien de la conduite et de la

station de pompage ;  frais d'énergie ;  vitesse moyenne d’écoulement qui doit se situer entre 0,5 et 2 m/s.

Les données de base pour le dimensionnement de la conduite de refoulement sont les suivantes : Débit de pompage : 8 l/s Longueur de la conduite : 8542 ml Cote de départ : 271 m NGM (CTN au niveau du forage) Cote d’arrivée : 292 m NGM (en tenant compte d’une pression résiduelle de 1 bar à l’entrée de la SD) - Pertes de charge singulières : estimées à 4 m - HMT au sol : 91 m -

- Diamètres envisagés : Variante V1

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Diamètre DN 125 PVC

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Longueur (m) Vitesse (m/s) PdC (m/km) HMT(m) 8542

0.89

8.32

188

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V2 V3

DN 140 PVC DN 160 PVC

8542 8542

0.68 0.52

4.30 2.16

154 136

Les détails de calcul du diamètre économique sont donnés en annexes. Le tableau suivant récapitule les résultats de calcul du coût de développement du m3 d’eau. Variante Diamètre V1 V2 V3

DN 125 PVC DN 140 PVC DN 160 PVC

Longueur (m)

Coût du m3 d’eau (Dh)

8542 8542 8542

3.12 3.02 3.03

Ainsi, le diamètre le plus économique est le diamètre de la variante V2 (DN 140 PVC PN 16). VI.2.3. Station de pompage Les caractéristiques du groupe sont:  Débit de pompage : 8 l/s ;  HMT = 154 m

Les caractéristiques type du groupe de pompage sont :  Nombre : 2 groupes dont un de secours  Pompe :

-

Type Débit – HMT Rendement Vitesse de rotation

: Pompe immergée multicellulaire : 8 l/s - 154 m : 72 % : 2900 tr/min environ

 Moteur :

-

Type Puissance Rendement Vitesse de rotation Tension/Fréquence

: asynchrone : 20 KW : 90 % : 2900 tr/min environ : 380 V/50 Hz.

 L’alimentation en électricité de la station de pompage sera assurée moyennant un

groupe électrogène de 50 KVA.

 Stockage du Gasoil : nécessaire pour le fonctionnement du groupe électrogène, la

consommation journalière en gasoil est calculée par la formule suivante

Ct  P  Cu  Nh

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- Cu : Consommation unitaire de gasoil qui est égale à 0.25 l/cheval/h ; 1 cheval étant égal à 736 Watt. - P : Puissance du moteur en Watt. - Nh : Nombre d’heures de fonctionnement du groupe ; Nh est pris égal à 16 heures. On obtient une stockage de gasoil de 100 l/j. Afin d’assurer une autonomie d’un mois, on prévoit un stockage de 3 m3. VI.2.4. Etude du régime transitoire Vu la longueur importante (8500 ml) de la conduite de refoulement reliant le forage 194/124 à la station de déminéralisation, une étude du régime transitoire s’impose et ce afin de prévoir le phénomène du coup de bélier dans la conduite. L’IC s’est basé, pour réaliser la simulation, sur les profils en long établis sur la base des travaux topographiques fournis par l’ONEP. Le tableau ci-dessous présente les piquets pris en considération lors de la simulation. Ce sont les points les susceptibles de présenter des dépressions ou surpression lors d’un arrêt de la pompe.

PIQUET S0 S27 S32 S49 S57 S74

DISTANCE PARTIELLE (ml) 0 2512 720 2317 953 2040

COTE PROJET (mNGM) 270 279 274 281 278 281

DIAMETRE NOMINAL (mm) 160 160 160 160 160 160

MATERIAU

RUGOSITE

PVC PVC PVC PVC PVC PVC

0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1

La simulation a été réalisée à l’aide du Logiciel SURGE. Les résultats préconisent pour la protection des dépressions l’installation d’un ballon antibélier de 250 L au niveau de la station de pompage sur forage. Ces résultats sont présentés en Annexe. VI.2.5. Réservoir de stockage Le réservoir de stockage sera conçu pour assurer les fonctions suivantes :  garantir les pressions requises pour le réseau ;  un stockage d’un volume correspondant à la consommation moyenne d’une demi-

journée de la population ;  un stockage d’un volume correspondant à la réserve d’incendie de 60 m3. Les besoins moyens en eau à saturation sont évalués à 8.7 l/s (752 m3/j). Ainsi, et pour une autonomie d’une demi-journée de consommation, le réservoir de stockage aura une capacité de 376 m3.

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Tenant compte d’une réserve d’incendie de 60 m3, la réserve en stockage nécessaire est de 436 m3. Etant donné que la bâche d’eau traitée de 100 m3 projetée au niveau de la SD participe également à la réserve de stockage, nous retenons un réservoir surélevé de 300 m3. Ainsi, les caractéristiques principales du réservoir sont :      

Capacité Type Forme CTN CR CTP

: 300 m3 : Surélevé : Tronconique : 282 m NGM : 312 m NGM : 317 m NGM

Site d’implantation Le réservoir de distribution sera réalisé dans la même enceinte que la station de déminéralisation projetée juste à la sortie du centre de Gueltat Zemmour vers l’ancien centre, sur le côté droit de la route RN5. Pour assurer une pression au sol convenable chez l’ensemble des usagers, cet ouvrage sera surélevé de 30 m.

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VII.

RÉSEAU DE DISTRIBUTION

VII.1. Critères de dimensionnement VII.1.1.Horizon de calcul Le réseau de distribution projeté sera conçu pour satisfaire les besoins à saturation du plan de développement. VII.1.2.Débit de dimensionnement Le réseau sera dimensionné pour le débit de pointe horaire et vérifié pour le débit de la pointe journalière. Les coefficients de pointe adoptés sont :  1,3 pour la pointe journalière  1.8 pour la pointe horaire. VII.1.3.Répartition spatiale de la consommation Le plan de développement a servi de base pour la localisation des différents types de consommateurs et pour la détermination de la réparation nodale des débits. La méthodologie adoptée est la suivante :  



Evaluation des consommations totales domestique, istrative et industrielle Répartition de la population sur la base de l’occupation du sol (avec un taux de remplissage de 100%). Les besoins domestiques au niveau d’un nœud ont été estimés à partir du nombre d’habitats situés dans sa zone d’influence. Les dotations istrative et industrielle ont été déterminées sur la base de la surface occupée et des besoins en eau à saturation, comme indiqué dans le tableau suivant : Type d'occupation Surface (ha) Zone industrielle Zone istrative



6.3 10.61

Besoins en eau à Dotation (m3/ha/j) saturation (m3/j) 50 7.92 50 4.71

Répartition nodale des consommations à partir des zones d’influence d’un nœud donné et les paramètres de consommation cités ci-dessus. Les détails de la répartition nodale sont donnés en annexes.

VII.1.4.Réseau de distribution Nature et diamètres des conduites Le matériau à adopter pour les conduites est le PVC PN 16 pour les diamètres nominaux supérieurs à 90 mm, les conduites de diamètre inférieur seront en PEHD PN 16.

Vitesses limites

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Le dimensionnement du réseau sera fait de manière à satisfaire autant que possible les conditions de vitesses suivantes :  Vitesse minimale = 0.3 m/s avec le débit de pointe journalière ;  Vitesse maximale = 2 m/s avec le débit de pointe horaire.

Pression au sol Le fonctionnement hydraulique normal du réseau de distribution doit se faire de façon à assurer une pression résiduelle minimale de 10 m chez tout usager. La pression au sol requise en fonction du type d'habitat (nombre de niveaux), peut être déterminée comme suit: Ps = Pr + H + P.D.C. Avec : Ps = pression au sol (m) Pr = pression résiduelle chez l'usager (prise égale à 10 m) H = hauteur de construction (hauteur moyenne de 3 m par niveau) P.D.C = perte de charge des tuyaux à l'intérieur du bâtiment (P.D.C moyenne de 0,5 m par niveau) Les valeurs de pression au sol selon le type d'habitat, sont présentées dans le tableau suivant : Type d’habitat

R.D.C

R+1

R+2

R+3

Pression au sol requise (m)

13,5

17,0

20,5

24,0

En tout point du réseau, la pression maximale à observer ne doit pas déer 6 bars. Dans le cas échéant, il y a lieu d'envisager une distribution étagée ou de prévoir l'installation, aux points critiques du réseau, d'appareils régulateurs de pression. Simulations hydrauliques La simulation hydraulique du réseau de distribution a été réalisée avec le logiciel Epanet. Les pertes de charge linéaires sont déterminées par la formule universelle de DarcyWeisbachs. VII.1.5.Vérification Incendie Une simulation pour la vérification incendie sera également effectuée. Le dimensionnement du réseau de distribution sera effectué dans ce cas sur la base de la consommation de pointe journalière. En outre le besoin de pointe journalière, un débit d’incendie additionnelle de 8 l/s devra être assuré au niveau de chaque nœud BI (Bouche d’incendie).

VII.2. Dimensionnement des ouvrages

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VII.2.1.Etagement du réseau Tout le centre de Gueltat Zemmour est situé entre les côtes 287 et 292 m NGM. Le réseau de distribution à réaliser sera donc constitué d’un seul étage de pression. VII.2.2.Ossature principale du réseau projeté Les conduites principales du réseau de distribution du centre de Gueltat Zemmour logent les voies projetées telles qu’elles sont définies par le plan de développement. Ainsi, le réseau de distribution sera structuré autour de trois conduites principales comme le montre le plan n°1 t au présent dossier. Ces conduites alimenteront les antennes secondaires qui desserviront les différentes zones du centre en côtoyant les bordures des routes et des pistes prévues par le plan de développement. VII.2.3.Simulation hydraulique du réseau projeté Les calculs hydrauliques de dimensionnement du réseau sont donnés en annexes. Le tableau ci-après récapitule les linéaires totaux des conduites projetées à l’horizon de saturation : Diamètre

PVC PN 16 DN 63 PVC PN 16 DN 75 PVC PN 16 DN 110 PVC PN 16 DN 140 PVC PN 16 DN 200 Total

Longueur (ml)

3 124 2 182 2 028 1 393 660 9 387

Ainsi le linéaire global du réseau de distribution est de 9 387 ml de diamètre variant de DN 63 à DN 200. VII.2.4.Vérification Incendie La simulation a été effectuée pour le débit de pointe journalière. Le réseau de distribution tel qu’il a été conçu, assure le débit nécessaire et pour les besoins de pointe journalière ainsi que pour les deux bouches d’incendie (8 l/s) prévues dans le centre. Les résultats de la simulation sont présentés en Annexe.

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VIII.

ETUDE ECONOMIQUE Le coût global des ouvrages de production, d’adduction et de distribution projetés est estimé à environ 30 MDH TTC, y compris 15% des imprévus. La répartition du coût d’investissement par type d’ouvrage est comme suit :

Désignation

Coûts (DH)

Station de pompage sur forage

2 557 000

Station de déminéralisation

12 585 300

Conduite de refoulement d'eau brute

2 442 920

Ouvrages de distribution (réservoir + conduites)

4 042 820

Total HTVA

21 628 000

Imprévus (15%)

3 244 200

Total HTVA (y compris imprévus)

24 872 200

TVA (20%)

4 974 440

Total TTC

29 847 000

Les détails de l’estimation financière sont donnés dans tableau suivant : Désignation des ouvrages

Unité

Quantité

Prix unitaire

Prix partiel

(DH HTVA)

(DH HTVA)

- Station de pompage sur le forage côtier Q= 8 l/s - HMT = 154 m Équipement

Ft

1

1 967 000

1 967 000

Génie civil

Ft

1

590 000

590 000

Tour d'oxydation

Ft

1

280 000

280 000

Filtration à sable

Ft

1

900 000

900 000

Microfiltration

Ft

1

130 000

130 000

Pompage eau filtrée vers citerne

Ft

1

180 000

180 000

Pompage BP

Ft

1

160 000

160 000

Pompage HP

Ft

1

950 000

950 000

Tubes de pression + éléments

Ft

1

350 000

350 000

Postes de réactifs Chloration Citerne d'eau traitée Pompage de reprise Electricité + Automatisme P de rechange (3%des équip)

Ft Ft Ft Ft Ft Ft

1 1 1 1 1 1

800 000 180 000 130 000 450 000 2 000 000 195 300

800 000 180 000 130 000 450 000 2 000 000 195 300

- Station de déminéralisation

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- Génie civil y compris voirie, assainissement, conduite d'eau brute, conduite de rejet, aménagement des abords, clôture, etc. - Conduite de refoulement d'eau brute DN 140 PVC PN 16 Pièces spéciales

Ft

ml Ens

1

5 880 000

5 880 000

8 542 260 (10 % coût conduites)

2 220 920 222 000

1 429 000 252 000

1 429 000 252 000

450 300 230 160 140

297 000 417 900 466 440 349 120 437 360

- Réseau de distribution Réservoir de 300 m3 Génie civil Equipement

Ft Ft

1 1

Conduites DN 200 PVC PN 16 DN 140 PVC PN 16 DN 110 PVC PN 16 DN 75 PVC PN 16 DN 63 PVC PN 16

ml ml ml ml ml

660 1 393 2 028 2 182 3 124

Pièces spéciales

Ens

(20 % coût conduites)

394 000

Total Imprévus (15 %)

21 628 000 3 244 200

Total HTVA

24 872 200

TVA (20 %)

4 974 440

TOTAL GENERAL TTC

29 847 000

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IX.

ANNEXES

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