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RAPPORT DE STAGE

MISE EN PLACE D’UN FITRE A EAU ANTI-BACTERIOLOGIQUE A PATIR DES MATERIAUX

LOCAUX

Nom : ANDRIAMIHAJA

Prénoms : Onjaniaina Michel Antonello

Niveau : M2

Date du stage : Depuis le 01 juin 2014 Nom de l’établissement : Laboratoire de Chimie Minérale et Chimie Appliquée /

033 29 113 26

Date du stage : 11 août 2014 au 02 septembre 2014

Nom de l’entreprise : Direction de l’Exploitation Eau (DEXO) JIRAMA/033 29 113 26 / 034 83 894 16 / dexo-dqo@jirama.mg

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Aucune entrée de table des matières n'a été trouvée.I. ............................... INTRODUCTION 1 II. DESCRIPTION DE L’ENTREPRISE ............................................................................... 1

1. Département Gestion des Ressources en Eau (DGRE) ................................................... 1 2. Département Appui Technique à l’Exploitation (DATE) ............................................... 1 3. Département Gestion Réseaux et comptage (DGRC) ..................................................... 2 4. Département Administratif et Gestion Base de Données (DAGBD).............................. 2 5. Département Qualité Eau (DQO).................................................................................... 2

III. ANALYSES PHYSICO-CHIMIQUES DE L’EAU ....................................................... 3 1. Température .................................................................................................................... 3 2. pH .................................................................................................................................... 3 3. Turbidité .......................................................................................................................... 4 4. Conductivité électrique ................................................................................................... 4 5. Dureté totale .................................................................................................................... 4 6. Dureté calcique ............................................................................................................... 5 7. Titre alcalimétrique simple (TA) ................................................................................... 5 8. Titre alcalimétrique complet (TAC) ............................................................................... 5 9. Indice de minéralisation .................................................................................................. 5 10. Chlore résiduel ............................................................................................................ 5 11. Silicate ......................................................................................................................... 6 12. Matières organiques alcalines ..................................................................................... 6 13. Ammonium .................................................................................................................. 6 14. Nitrate .......................................................................................................................... 6 15. Teneur en nitrite ........................................................................................................... 7 16. Sulfate .......................................................................................................................... 7 17. Fer ................................................................................................................................ 7

IV. ANALYSES BACTERIOLOGIQUES DE L’EAU ........................................................ 7 1. Prélèvements ................................................................................................................... 8 2. Analyses .......................................................................................................................... 8

2.1. Recherche des bactéries coliformes totaux et des Escherichia Coli ........................ 8 2.2. Recherche des Streptocoques fécaux ..................................................................... 10 2.3. Recherche des Anaérobies Sulfito-Réducteurs...................................................... 10

V. EXPERIMENTATIONS .................................................................................................. 12

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1. Choix du puits ............................................................................................................... 13 2. Etude de l’efficacité des filtres à eau commerciale ....................................................... 14 3. Conception du filtre à eau anti-bactériologique – étude de l’efficacité ........................ 17 3.1. Laboratoire de Chimie Minérale et Chimie Appliquée (LCMCA) ........................... 17 3.2. Conception du filtre ................................................................................................... 17 3.3. Résultats des analyses bactériologiques de l’eau filtrée par le filtre anti-bactériologique ................................................................................................................. 18

VI. CONCLUSION ............................................................................................................. 20 ANNEXES ............................................................................................................................... 21

ANALYSE BACTERIOLOGIQUE N° 355/14 ....................................................................... 21 ANALYSE BACTERIOLOGIQUE N° 359/14 ....................................................................... 22 ANALYSE BACTERIOLOGIQUE N° 362/14 ....................................................................... 23

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REMERCIEMENTS

Nos premiers remerciements vont au PNUD, l’UNESCO, l’équipe G/DHD dirigé par M. le Vice-Président chargé de la Formation et de la recherche qui ont participés au financement de notre projet.

Nous remercions le Président de l’Université Panja RAMANOELINA, Professeur titulaire, pour cette formation que nous connaissons son efficacité et son efficience.

Je remercie très chaleureusement M. Mihasina RABESIAKA, Professeur, pour m’avoir si bien encadrée, son aide dans mon apprentissage de toutes ces techniques, son intérêt pour mes travaux, ses corrections de ce manuscrit et de mes différentes publications, sa disponibilité, sa gentillesse et sa patience. En bref, un grand, un énorme, un immense merci !

Nous remercions également le Professeur M. Bruno RAZANAMPARANY pour son aide.

Nous remercions M. Mahandrimanana ANDRIANAINARIVELO, Maître de Conférences, Responsable du laboratoire de chimie minérale et chimie appliqué et Mme Pascale RAKOTOMAHANINA, chef du département de la Direction de l’Exploitation Eau (DEXO-JIRAMA) pour leur accueil durant le stage, mais aussi pour l’intérêt qu’ils ont porté à mes travaux et les remarques constructives qu’ils ont pu faire.

Nous remercions également les Comités Scientifiques de l’équipe GDHD qui nous ont consacré leur temps pour apporter des éclairages précieux pour ce travail.

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I. INTRODUCTION A Madagascar, la JIRAMA (Jiro sy Rano Malagasy) est la seule usine qui traite l’eau

depuis la source jusque dans les réseaux de distribution. Comme notre étude est basée sur

l’étude bactériologique de l’eau, nous avons choisi cette société comme lieu de stage. La

JIRAMA possède un Département Qualité Eau (DQO). Ce département a pour mission

l’assurance efficiente de la qualité des eaux distribuées, de la ressource aux consommateurs,

et des huiles lubrifiantes et combustibles.Il renferme 3 services où se trouvent 2 laboratoires

(laboratoire contrôle qualité microbiologique et laboratoire contrôle qualité

physico-chimique). C’est dans ce dernier que j’ai effectué mon stage.

II. DESCRIPTION DE L’ENTREPRISE La Direction de l’Exploitation Eau (DEXO) est une des Directions assurant le bon

déroulement de l’activité de la JIRAMA. Elle a comme mission d’assurer d’une manière

continue et cohérente la production et la distribution d’eau potable dans tous les centres

d’exploitation.

Afin de mener à bien la mission qui lui est assignée, la Direction Equipement Eau

renferme 5 départements.

1. Département Gestion des Ressources en Eau (DGRE) Ce département a pour mission la gestion intégrée des Ressources en Eau mobilisées et

mobilisables dans le périmètre de concession de la JIRAMA en collaboration avec l’ANDEA

et la maintenance des ouvrages des Ressources Eau.

2. Département Appui Technique à l’Exploitation (DATE) Ce département a pour mission la fourniture d’appui et d’assistance technique aux Centres

d’exploitation dans les domaines ressources en eau, installations techniques, système de

conduite, budget et logistique de manière continue, exhaustive et adaptée au contexte.

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3. Département Gestion Réseaux et comptage (DGRC) Ce département a pour mission la proposition et la mise en œuvre des projets

d’amélioration du réseau eau et gestion du système de comptage eau à l’usage de tous les

centres d’exploitation et la mise à disposition des données à jour, véridiques et exhaustives y

afférentes.

4. Département Administratif et Gestion Base de Données (DAGBD) Ce département a pour mission la mise à la disposition des Directions de données

véridiques, à jour et exhaustives sur l’exploitation et gestion à temps réels du budget et de la

logistique de la Direction.

5. Département Qualité Eau (DQO) Ce département renferme 3 services qui assurent la qualité des eaux distribuées, de la

ressource aux consommateurs, et des huiles lubrifiantes et combustibles.

Service Contrôle Qualité Microbiologique et Gestion Sécurité Sanitaire

de l’Eau.

Il a pour mission l’étude et la mise en œuvre des activités de contrôle qualité

bactériologiques des eaux dans les laboratoires des centres d’exploitation.

Service Contrôle Qualité Physico-Chimique

Il a pour mission l’étude et la mise en œuvre des activités de contrôle qualité

physico-chimique des eaux.

Service Contrôle Traitement et Environnement Eau

Il a pour mission l’étude et la mise en œuvre des activités de contrôle du traitement

eau et de la protection de l’environnement dans les centres d’exploitation en vue optimisation

de la performance des ouvrages de traitement.

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III. ANALYSES PHYSICO-CHIMIQUES DE L’EAU La première partie du stage est consacrée sur les analyses physico-chimiques de l’eau. Les

analyses physico-chimiques permettent d’avoir les caractéristiques d’une eau quelconque

facilitant ainsi la recherche du mode de traitement correspondant. Dix-sept paramètres

essentiels doivent être prise en compte pour étudier la qualité d’une eau : la température, le

pH, la turbidité, la conductivité électrique, la dureté totale et calcique, le titre alcalimétrique

simple et complet, l’indice de minéralisation, la teneur en chlore résiduel, la teneur en silicate,

la teneur en matière organique alcaline, la teneur en ions ammoniums, nitrates, nitrites, sulfate

et en fer.

1. Température La température joue un rôle important sur l’état physique de l’eau, plus précisément, sur la

solubilité des sels et surtout des gaz, et à la détermination du pH. La structure de la molécule

d’eau change à chaque variation de la température. C’est le phénomène d’agitation thermique.

Par ailleurs, la température accroît les vitesses des réactions chimiques et biochimiques

d’un facteur 2 à 3 pour une augmentation de température de 10 degrés Celsius (°C).

L’appareil utilisé est le Conductimètre (vérification : Constante de la cellule : 0,475cm-1 et

Température de référence : 20°C lors de l’allumage).

2. pH Le pH, appelé également potentiel hydrogène, indique l’équilibre entre les acides et les

bases d’une solution aqueuse. En d’autre terme, le pH est la mesure de l’acidité, c’est -à-dire

de la concentration en ions d’hydrogène (H+).

˗ Si l’eau a un pH inférieur à 7, elle est acide,

˗ Si l’eau a un pH égal à 7, elle est neutre,

˗ Si l’eau a un pH supérieur à 7, elle est basique.

L’appareil utilisé est l’Ionomètre (lecture directe).

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3. Turbidité La turbidité mesure la teneur des matières en suspension, du plancton et d’autres

organismes microscopiques dans l’eau. Une turbidité trop élevée peut nuire à la pénétration

de la lumière. Elle est l’un des facteurs responsables de la coloration de l’eau. La turbidité est

obtenue à partir d’un appareil appelé turbidimètre. Son unité est la NephelometricTurbidity

Unit (NTU).

4. Conductivité électrique La conductivité électrique est la capacité d’une eau à conduire le courant électrique. Ce

paramètre dépend donc de la concentration en ions dans l’eau, c’est-à-dire les atomes ou

groupes d’atomes avec une charge électrique non-nulle. La conductivité est influencée par la

température car une augmentation de cette dernière conduit à l’accroissement de la valeur de

la conductivité.Généralement, la conductivité standard est exprimée en millisiemens par

mètre (mS.m.10-1) à 20˚C. La mesure de la conductivité de l'eau permet d'apprécier la

quantité des sels dissous dans l'eau (chlorures, sulfates, calcium, sodium, magnésium…).

L’appareil utilisé est de Conductimètre (vérification : Constante de la cellule : 0,475cm-1

et Température de référence : 20°C lors de l’allumage).

5. Dureté totale La dureté totale ou titre hydrotimétrique totale (T.H) est la somme de la concentration en

ions calcium, magnésium et autres cations bivalents et divalents dans l’eau (ions

alcalino-terreux). La présence des ions Ca2+ et Mg2+ dans l’eau tend à réduire la toxicité des

métaux. La méthode utilisée pour sa détermination est le dosage complexométrique avec

l’éthylène diamine tétra acétique (EDTA).

6. Dureté calcique La dureté calcique ou titre calcique (TH Ca) mesure la quantité en ion calcium existant

dans l’eau. La technique utilisée pour sa détermination est le dosage complexométrique. Il est

à noter que le calcium apporté par l’eau de boisson a des bienfaits sur la densité osseuse.

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7. Titre alcalimétrique simple (TA) Le titre alcalimétrique simple mesure la concentration en carbonates et bases fortes dans

l’eau. En d’autre terme, il indique la teneur en bases libres dans l’eau. La méthode utilisée est

le dosage volumétrique par une solution acide.

8. Titre alcalimétrique complet (TAC) Le titre alcalimétrique complet consiste à déterminer la concentration en ions OH-, CO3

2-

et HCO3-dans l’eau. La méthode utilisée est le dosage volumétrique de l’eau par une solution

d’acide.

Le titre alcalimétrique est nul si le pH de l’eau est inférieur à 8,2. Cela implique qu’il n’y a

pas d’ions hydroxydes dans l’eau. De ce cas, la mesure de la teneur en ions bicarbonates

HCO3- donne le titre alcalimétrique complet.

9. Indice de minéralisation L’indice de minéralisation donne la quantité des minéraux présents dans l’eau. Les

matières minérales sont généralement des sels de calcium, de magnésium, de sodium et de

potassium sous formes de carbonates, sulfates, chlorures et nitrates. Pourtant, cet indice

n’arrive pas à identifier chacun de ces minéraux; il peut juste les dénombrer.

L’appareil utilisé est le Conductimètre (vérification : Constante de la cellule : 0,475cm-1 et

Température de référence : 20°C lors de l’allumage). Le résultat est obtenu par lecture

directe après avoir changé option en TDS (unité mg / l).

10. Chlore résiduel Le chlore résiduel ou chlore libre (Cl2) représente la teneur en chlore présent dans l’eau. Il

est très limité dans l’eau. En effet, cette molécule est très réactive. Sa combinaison avec des

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substances organiques conduit à la formation des formes halogénées comme le chloroforme.

La présence du chlore dans l’eau peut provoquer des maladies.

11. Silicate Le silicate mesure la teneur en silice dans l’eau. La silice se dissout très partiellement

dans l’eau sous forme de Si(OH)4. Sa présence dans l’eau donne de nombreux avantages pour

l’organisme (des os plus solides, de beaux cheveux et une peau plus lumineuse, des artères

plus souples et une meilleure digestion, etc.). Cependant, la quantité de silice contenue dans

l’eau potable de bonne qualité ne doit pas dépasser les 20 mg.L-1.

12. Matières organiques alcalines Ce paramètre consiste à mesurer la teneur en oxygène dissous dans l’eau, plus

précisément, l’oxygène provenant des matières organiques d’origines animales ou végétales.

Une eau de bonne qualité se montre bien oxygénée. La quantité d’oxygène dissous dépend de

la température.

13. Ammonium La teneur en ammonium mesure la quantité en ions ammoniums (NH4

+) présents dans

l’eau. L’ammonium est la forme réduite de l’azote. Expérimentalement, l’azote ammoniacal

est toxique pour la vie aquatique. Cet élément provient en général du lessivage des terres

agricoles et des eaux usées d’origine industrielle.

L’appareil de lecture utilisé est le “spectrophotomètre” d’absorption moléculaire.

14. Nitrate La teneur en ions nitrates exprime la quantité en ions nitrates (NO3

-) existants dans l’eau.

La spectrophotométrie permet sa détermination. Les nitrates proviennent généralement des

effluents industriels, municipaux et du lessivage des terres agricoles.

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L’appareil de lecture utilisé est le “spectrophotomètre” d’absorption moléculaire.

15. Teneur en nitrite La teneur en nitrite mesure la quantité d’ions nitrites (NO2

-) contenus dans l’eau. Les

nitrites s’oxydent facilement en nitrates car ils sont instables. Pour la faune aquatique, le

nitrite est toxique à forte dose. De plus, il peut provoquer une maladie infantile

(méthémoglobinémie).

L’appareil de lecture utilisé est le “spectrophotomètre” d’absorption moléculaire.

16. Sulfate La teneur en sulfate représente la quantité en ions sulfate (SO4

2-) présents dans l’eau. Les

sulfates proviennent surtout de l’eau de pluie et la mise en solution des roches sédimentaires

évaporitiques (Gypse (CASO4), pyrite (FeS)) et plus rarement des roches magmatiques

(galène, blende, etc.). Dans ce cas, la présence de sulfate dans les eaux naturelles invoque la

présence de gypse ou de pyrite. Si la teneur en sulfate est très importante, l’eau devient

corrosive.

L’appareil de lecture utilisé est le “spectrophotomètre” d’absorption moléculaire.

17. Fer Ce paramètre représente la quantité en ions ferreux (Fe2+) qui existe dans l’eau.

L’existence des ions ferreux dans l’eau est responsable de la formation de la rouille dans l’eau.

La teneur en ions ferreux est exprimée en mg.L-1.

L’appareil de lecture utilisé est le Comparateur hydrocure et la plaquette fer 0,06 à 1mg/l

ou 0,3 à 5mg/l. Le résultat est obtenu par la lecture de la concentration correspondante à la

couleur comparée sur la plaquette.

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IV. ANALYSES BACTERIOLOGIQUES DE L’EAU La deuxième partie du stage est basée sur les analyses bactériologiques de l’eau. Les

analyses bactériologiques permettent de contrôler la pollution d’une eau par les bactéries et

d’agir en conséquence afin d’avoir une eau potable.

Notre travail est divisé en deux étapes: il y a d’abord le prélèvement et ensuite l’analyse.

1. Prélèvements Le lieu de prélèvement suit un emploi de temps par jour. Il y a 5 point de prélèvements

pour les analyses bactériologiques :

- Eau de l’usine : Mandroseza I et II

- Eau réservoir : 20 réservoirs

- Eau borne fontaine

- Eau abonnés

- Eau du lac Ikopa pour suivi pollution

Les analyses bactériologiques nécessitent un minimum d’attention car chaque geste peut

fausser le résultat suite à une contamination bactérienne. De ce fait, il faut éviter toutes

contaminations depuis le prélèvement jusqu’au laboratoire d’analyse. Le prélèvement suit

donc les étapes suivant : la mesure du Chlore et du pH de l’eau, la désinfection du robinet et

le prélèvement dans un flacon stérile.

2. Analyses De point de vue bactériologique, quatre germes déterminent la potabilité de l’eau, à

savoir : les Coliformes totaux, les Escherichia coli, les Streptocoques Fécaux et les

Anaérobies Sulfito-réducteurs. L’eau est dite potable lorsqu’elle est exempte de ces 4 germes.

2.1. Recherche des bactéries coliformes totaux et des Escherichia Coli - Coliformes totaux

Les coliformes totaux sont définis comme étant des bactéries en formes de bâtonnet,

aérobies ou anaérobies facultatives, possédant l’enzyme galactosidase permettant l’hydrolyse

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du lactose. Ce sont des bactéries utilisés comme indicateur de la qualité microbiologique de

l’eau. Leur présence dans l’eau, soit 10 coliformes par ml et plus, annonce une

contamination de l’eau potable.

- Escherichia Coli

C’est une bactérie qui s’établit dans le tube digestif de l’homme ou des animaux à sang

chaud. La majorité des souches d’E. Coli sont inoffensives, quelques-unes seulement sont

pathogènes. C’est le cas des souches d’E. Coli dites entérohémorragiques ECEH. Ces derniers

provoquent des diarrhées sanglantes et produisent une puissante toxine.

La méthode de la membrane filtrante afnor t 90-414 permet de rechercher ces deux types

de bactéries.

Le milieu de culture utilisé est la gélose lactosé eau bleu de bromothymol au ttc et tergitol

7.

Il existe dans un premier temps un essai présomptif composé par une filtration

et une incubation.

Filtration :

- Filtrer 100ml d’eau à analyser

- Poser les membranes sur deux boîtes de milieu après filtration.

Incubation :

Incuber les deux boîtes dans l’étuve de différente température pendant 24H

- l’une à 37°C (Coliformes Totaux)

- l’autre à 44°C (Coliformes Thermotolérants ou E. Coli)

Deuxièmement, il y un essai de confirmation et d’identification.

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La technique utilisée est l’isolement :

- Repiquer les colories avec halo jaune et les mettre en suspension dans

un tube à essai contenant de l’eau distillée stérile.

- A l’aide d’une pipette de Pasteur en Öse, repiquer et étaler en strie sur le

milieu G.N. (Gélose Nutritive) ou milieu E.M.B (Eosine Méthylène

Bleu). Incuber à l’étuve 37° pendant 24H.

2.2. Recherche des Streptocoques fécaux Ce sont des germes présents dans les intestins des animaux à sang chaud. Leur présence

dans l’eau en nombre élevé est un indicateur d’une contamination de l’eau part des

excréments ainsi que la présence possible d’autre germes porteurs de maladies.

La méthode utilisée pour la recherche de ce germe est encore la méthode de la

membrane filtrante afnor t90 – 416.

Cette fois, le milieu de culture est différent que précédemment : SLANETZ et BARTLEY.

Comme précédemment, il y a d’abord un essai présomptif (filtration et incubation)

suivie d’un test de confirmation.

Filtration

Filtrer 100ml d’eau à analyser

Après filtration de l’eau à examiner, la membrane est déposée à la surface du milieu

Incubation

- Incuber dans l’étuve à 37°C pendant 48H

- Lecture

Après incubation, les colonies de Streptocoques fécaux apparaissent sur le milieu en donnant

de couleur rouge ou brun ou marron.

Test de confirmation

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Déposer la membrane à la surface du milieu B.E.A, incuber à 37° pendant 24H. Les colonies

de streptocoques deviennent noires.

2.3. Recherche des Anaérobies Sulfito-Réducteurs Les Anaérobies Sulfito-Réducteurs sont des germes telluriques (présents dans le milieu

extérieur : sol, eau, air etc. et capables d’y résister très longtemps sous formes de spore). Ils se

développent dans des conditions d’anaérobiose (absence d’oxygène). Les spores de ces

germes sont très résistantes à la chaleur.

Il existe deux méthodes pour déterminer ces germes :

1ère METHODE : AFNOR (norme NF-T-90-415)

Ensemencer un tube 20ml de gélose viande foie qui a été préalablement désaérée au

bain-marie, refroidie à environ 55°C et additionnée de sulfite de sodium 0,5ml et Alun de fer

4 gouttes. Après ensemencement, le tube est refroidi rapidement.

La sélection des spores a lieu avant l’ensemencement par chauffage de l’eau à analyser à 80°C

pendant 10mn.

Après incubation à 37°C, les colonies entourées d’un halo noir sont comptées comme issues

de bactéries anaérobies sporulés sulfito-réductrices. Le dénombrement a lieu à 24H.

2e METHODE : AFNOR (norme NF-T-90-419)

Filtrer 20ml d’eau (après chauffage à 80°C). La membrane est déposée sur une mince

couche de gélose viande foie pour Sulfito-réducteurs, face supérieure retournée sur la gélose

et recouverte immédiatement par ce même milieu de façon à remplir totalement la boîte.

Il est possible également d’ensemencer la membrane non retournée et d’incuber en jarre pour

anaérobiose.

On dénombre à chaque cas les colonies avec halo noir après incubation à 37°C.

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Le tableau 1 ci-après représente le résumé des procédures à suivre pour la recherche

de ces germes tests :

Tableau 1: Résumé des procédures à suivre pour la recherche de ces germes tests

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Germes Couleur du milieu

Temps d’incubation

Température d’incubation Résultats normes

Coliformes totaux Vert 24 h 37˚C

Colonie jaune Halo jaune

<1/100 mL

Escherichia Coli Vert 24 h 44˚C

Colonie jaune Halo jaune

<1/100 mL

Streptocoques fécaux Rouge 24 h- 48 h 37˚C

Colonie rouge violacée

<1/100 mL

Anaérobies Sulfito-réducteurs

Jaune (milieu en tube) 24 h 37˚C Colonie

noire < 1/20 mL

A la fin du stage, la JIRAMA nous a permis d’effectuer des analyses pour notre étude.

V. EXPERIMENTATIONS Malgré les efforts de la JIRAMA, seuls 41,3% des ménages, selon l’EDSMD-IV (Enquête

Démographique et de Santé réalisée à Madagascar), consomment de l’eau potable (borne

fontaine, eau du robinet). La plupart des gens utilisent encore l’eau de puits comme source

en eau; alors que dans un puits, des pollutions ponctuelles sont toujours possibles. Pour

résoudre ce problème, l’utilisation du filtre à eau est la plus simple et efficace, ne nécessitant

ni dépense calorifique ni dépense électrique. De ce fait, nous avons fabriqué un filtre à eau

anti-bactériologique à partir des matériaux locaux afin que chaque ménage puisse accéder à

l’eau potable.

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Pour tester et comparer l’efficacité de ce filtre anti-bactériologique, plusieurs analyses ont été

effectuées : d’abord l’analyse pour le choix du puits, ensuite l’analyse pour l’étude de

l’efficacité du filtre à eau commerciale et enfin, l’analyse pour prouver l’efficacité du filtre

que nous avons fabriqué.

1. Choix du puits Le choix du puits repose sur l’importance des germes test trouvés dans l’eau qu’il

produite. Dans ce cas, nous avons choisi deux puits différents dans le fokontany

d’Antsahameva ANKATSO pour déterminer qui d’entre eux est le plus contaminé ou le plus

favorable pour notre étude. Ces deux puits se séparent l’un de l’autre avec une distance

environ 100 mètres.

Les analyses bactériologiques permettent de savoir lequel de ces puits nous allons choisir

pour la suite de notre recherche.

Le tableau 2ci-après représente les résultats obtenus pour les deux puits à comparer.

Date du prélèvement : 17/09/2014

Tableau 2: Résultats des analyses bactériologiques des deux puits

NUMERO D'ECHANTILL

ON

Puits N°1 Puits N°2 VMA

RECHERCHE DE GERMES TESTS DE CONTAMINATION FECALE

a) Coliformes totaux à 37°C/100

mL 4,3 X 102 4,3 X 102

5,103

b) Coliformes thermotolérants à

44°C/100 mL 0,4 X 102 0,9 X 102

2,103

c) Streptocoques fécaux /100 mL 1,0 X 102 4,0 X 102 1,103

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d) Anaérobies sulfito-réducteurs /20

mL < 1 inc.

Conclusion sur échantillon Conforme Conforme

VMA : Valeur Maximale Admissible

Inc : indénombrable

L’eau provenant de ces deux puits est conforme aux critères microbiologiques des

eaux utilisées pour la production d'eau destinée à la consommation humaine.

On constate que l’eau provenant du puits N˚2 est plus contaminée que celle du puits N˚1.

On en déduit donc que le puits N˚2 sera notre source pour la suite de notre étude.

2. Etude de l’efficacité des filtres à eau commerciale Nous avons filtrée à l’aide de deux fontaines à eau filtrante différentes l’eau venant du

puits Nº2.

Le tableau 3 ci-dessous représente les résultats obtenus.

Date du prélèvement : 13/10/2014

Tableau 3: Résultats des analyses bactériologiques de l’eau filtrée par les fontaines à eau

filtrante commerciale

Filtre N°1 Filtre N°2 VMA

a) Coliformes totaux à 37°C / 100 mL 1,02.102 8,4.102 5,103

b) Coliformes thermotolérants à 44°C/100 mL 1,02.102 2,0.102 2,103

c) Streptocoques fécaux / 100 mL <1 <1 1,103

d) Anaérobies sulfito-réducteurs/20 mL 4 <1

Conclusion sur échantillon Conforme Conforme

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VMA : Valeur Maximale Admissible

L’eau filtrée par les deux filtres conforment aux critères microbiologiques des eaux

utilisées pour la production d'eau destinée à la consommation humaine. Ces filtres sont très

efficaces pour le cas des streptocoques fécaux et les Anaérobies sulfito-réducteurs car nous

avons un résultat <1. Par contre, ce n’est pas le cas pour les autres germes. Nous remarquons

des valeurs assez élevées. Deux facteurs peuvent être à l’origine de cette augmentation du

nombre de germes : soit les filtres sont inefficaces, soit le puits est contaminé durant

l’intervalle de temps du 1er prélèvement et du 2e prélèvement (17/09/2014-13/10/2014). Pour

résoudre ce problème, les analyses qui s’en suivent seront effectuées au même temps.

Des analyses de l’eau brute, de l’eau filtrée par le filtre commerciale et de l’eau filtrée

par le filtre anti-bactériologique ont été effectuées.

Date de prélèvement : 14/10/14

Tableau 4: Résultats des analyses bactériologiques de l'eau brute et de l'eau filtrée par

le filtre commerciale du puits Nº2

NUMERO D'ECHANTILLON

N°1 N°2 VMA

a) Coliformes totaux à 37°C / 100mL 5,6.102 1,6.102 5,103

b) Coliformes thermotolérants à 44°C/100 mL 6,6.102 6.102 2,103

c) Streptocoques fécaux / 100mL 2,5.102 1,1.102 1,103

d) Anaérobies sulfito-réducteurs/20 mL 1,6.102 4

Conclusion sur échantillon Conforme Conforme

VMA : Valeur Maximale Admissible

N°1 : Eau brute

N°2 : Eau filtrée par le filtre commerciale

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L’eau brute et l’eau filtrée sont conformes aux critères microbiologiques des eaux

utilisées pour la production d’eau destinée à la consommation humaine. Cette fois, nous

remarquons l’efficacité du filtre à eau commerciale. Les quatre germes sont tous réduits. Par

contre, ils ne seront pas tous éliminer.

Les analyses bactériologiques de l’eau filtrée par le filtre anti-bactériologique est en retard de

1 jour car la filtration est un peu lente.

3. Conception du filtre à eau anti-bactériologique – étude de l’efficacité Fabrication du filtre : La conception du filtre et les tests correspondants ont été faite au

laboratoire de Chimie Minérale et Chimie Appliquée.

3.1. Laboratoire de Chimie Minérale et Chimie Appliquée (LCMCA) L’Université d’Antananarivo possède quatre Facultés dont la Faculté des Sciences est

l’une entre eux. La Faculté des sciences possède douze Départements parmi lesquels, on

trouve le Département de Chimie Minérale et Chimie Physique (DCMCP). Ce département

est dirigé par Monsieur TIANASOA RAMAMONJY Manoelison, Maître de Conférences. Ce

département détient quatre laboratoires dont le laboratoire de Chimie Minérale et Chimie

Appliquée (LCMCA) est l’un d’entre eux.

Actuellement, le LCMCA est dirigé par Monsieur Mahandrimanana

ANDRIANAINARIVELO, Maître de conférences au sein de la Faculté des Sciences.

3.2. Conception du filtre La céramique est un élément très efficace pour la filtration de l’eau grâce à son pouvoir

de retenir les virus et les bactéries. En fait, les virus et les bactéries seront colonisés et placés

dans une sorte de poche où ils seront maintenues groupés. Par conséquent, le filtre que nous

allons fabriquer sera à base de céramiques. Pour cela, nous avons fait appel à un spécialiste

en céramique. Le but est de fabriquer une plaquette rond en céramique de 8 cm de diamètre

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(diamètre d’un Büchner) et d’épaisseur le plus fin possible. Donc, nous avons conçu plusieurs

plaquettes avec différentes épaisseurs pour avoir le résultat convenable. Les plaquettes ont

été mises en four pendant 4 heures à une température de 800˚C. Comme résultat, nous avons

remarqué qu’au-dessous de 5 mm d’épaisseur, la plaquette se déforme. La forme convenable

est donc 8 cm de diamètre et 5 mm d’épaisseur.

Pour effectuer la filtration, la plaquette doit être fixée à l’intérieure d’un Büchner. Pour

une fixation étanche, nous avons entouré la plaquette par un téflon et par une silicone. Ceci

dans le but que l’eau à filtrée ne puisse déborder. Dans un premier temps, un moteur a été

employé pour aspirer l’eau. La pression était très élevée ce qui conduit à la destruction de la

plaquette. Dans un second lieu, nous avons utilisé une pompe à vide. La plaquette tient le

coup cette fois.

Après le montage, le premier essai de la filtration est lancé. C’est un échec car une perte

de charge a été observée. Il est donc nécessaire d’ajouter un additif pour avoir la bonne

porosité.

Nous avons recommencé l’expérience par la conception de la plaquette. Pour avoir une

porosité un peu plus grande, nous avons mélangé la céramique avec du sable fin. Le même

processus que précédemment a été refait. Le deuxième essai est aussi un échec car cette fois,

la plaquette a été facilement cassée. Elle n’a pas pu supporter la pression exercée par la

pompe à vide.

Nous avons capté que le problème est la chaleur lors de la cuisson. La chaleur réduit la

porosité de la céramique ce qui conduit à la perte de charge. Dans ce cas, notre technique est

d’ajouter à la céramique une charmotte ou une argile cuite. L’argile cuite résiste à la chaleur

et ne change pas la porosité. La plaquette est prête, passons au troisième test.

Apres avoir refait le montage, le troisième essai est lacé. Cette fois, c’est la bonne car

nous avons reçu des gouttelettes d’eau tous les 20 secondes.

3.3. Résultats des analyses bactériologiques de l’eau filtrée par le filtre anti-bactériologique

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Date de prélèvement : 15/10/14

Tableau 5: Résultats des analyses bactériologiques de l’eau filtrée par le filtre

anti-bactériologique

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NUMERO D'ECHANTILLON

Nº3

VMA

a) Coliformes totaux à 37°C / 100 mL 2,101 5,101

b) Coliformes thermotolérants à 44°C/100 mL <1 2,101

c) Streptocoques fécaux / 100 mL <1 2,101

d) Anaérobies sulfito-réducteurs/20 mL <1

Conclusion sur échantillon Conforme

VMA : Valeur Maximale Admissible

Nº3 : Eau filtrée par le filtre anti-bactériologique

L’eau filtrée est conforme aux critères microbiologiques des eaux utilisées pour la

productiond'eau destinée à la consommation humaine. C’est un très bon résultat car tous les

germes tests sont disparus totalement. Seul les Coliformes totaux ont une valeur de 2.101. Or,

cette valeur est déjà loin de la valeur maximale admissible. Le filtre est donc très efficace.

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VI. CONCLUSION Nombreux sont les gens qui utilisent l’eau de puits comme source en eau. Des traitements

bactériologiques de l’eau à domicile sont alors nécessaires. L’utilisation du filtre à eau est la

plus simple. Par ailleurs, les résultats ont montré que ces filtres commerciaux n’éliminent pas

entièrement les bactéries. Ces dispositifs sont surtout accessibles dans milieux urbains, où le

pouvoir d’achat de la population est plus élevé et la disponibilité du produit plus grande. Mais

quand on s’éloigne de la ville, paradoxalement là où la nécessité d’utiliser ces produits est

plus élevée, les questions de cout, d’accessibilité et de disponibilité se posent. Par

conséquent, notre étude est basée sur la conception d’un filtre anti-bactériologique à partir

des matériaux locaux. Ceci dans le but que chaque ménage puisse accéder à l’eau potable.

Ainsi, nous avons pu fabriquer un filtre qui élimine totalement les bactéries pathogènes de

l’eau. Il est par conséquent beaucoup plus efficace par rapport à la fontaine à eau

commerciale.

Le stage nous a permis d’assimiler et de maîtriser les techniques d’analyses

physico-chimiques et bactériologiques de l’eau. Sans le stage à la JIRAMA, nous n’avons pas

les moyens de tester l’efficacité de ce filtre.

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ANNEXES

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Département Qualité Eau JIRAMA – MANDROSEZA

Tél : 261 20 22 221 92

ANALYSE BACTERIOLOGIQUE N° 355/14 Résultats des analyses effectuées à la demande de : JIRAMA Sur échantillons prélevés le : 13.10.14 Par: Onja à : Tana Reçu au laboratoire le: 13.10.14 Nature des échantillons: Eau brute Site de prélèvement : TANA NUMERO D'ECHANTILLON 1 2 3 4 VMA ANALYSES SOMMAIRES: Turbidité eau brute (NTU) Turbidité eau produite (NTU) Turbidité eau distribuée (NTU) pH Chlore mg/l RECHERCHE DE GERMES TEST DE CONTAMINATION FECALE a) Coliformes totaux à 37°C / 100ml 1,02.102 8,4.102 5.103 b) Coliformes thermotolérants à 44°C/100ml 1,02.102 2,0.102 2.103 c) Stréptocoques fécaux / 100ml <1 <1 1.103 d) Anaérobies sulfito-réducteurs/20ml 4 <1 Conclusion sur échantillon VMA : Valeur Maximale Admissible Critères microbiologiques s'appliquant aux eaux brutes avec traitement physique chimique et désinfection N°1 : EF Filtre 1 N°2 : EF Filtre 2 N°3 : N°4 : OBSERVATIONS : Eau conforme aux critères microbiologiques des eaux utilisées pour la production d'eau destinée à la consommation humaine.

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Département Qualité Eau JIRAMA - MANDROSEZA

Tél : 261 20 22 221 92

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ANALYSE BACTERIOLOGIQUE N° 359/14 Résultats des analyses effectuées à la demande de : JIRAMA Sur échantillons prélevés le : 14.10.14 Par: Onja à : Tana Reçu au laboratoire le: 15.10.14 Nature des échantillons: Eau brute Site de prélèvement : TANA NUMERO D'ECHANTILLON 1 2 3 4 VMA ANALYSES SOMMAIRES: Turbidité eau brute (NTU) Turbidité eau produite (NTU) Turbidité eau distribuée (NTU) pH Chlore mg/l RECHERCHE DE GERMES TEST DE CONTAMINATION FECALE a) Coliformes totaux à 37°C / 100ml 1,6.102 5,6.102 5.103 b) Coliformes thermotolérants à 44°C/100ml 6.102 6,6.102 2.103 c) Stréptocoques fécaux / 100ml 1,1.102 2,5.102 1.103 d) Anaérobies sulfito-réducteurs/20ml 4 1,6.102 Conclusion sur échantillon VMA : Valeur Maximale Admissible Critères microbiologiques s'appliquant aux eaux brutes avec traitement physique chimique et désinfection N°1 : EF Puits Filtre commerciale N°2 : EF Puits Lydia N°3 : N°4 : OBSERVATIONS : Eau conforme aux critères microbiologiques des eaux utilisées pour la production d'eau destinée à la consommation humaine.

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JIRO SY RANO MALAGASY Tél : 261 20 22 200 31

Département Qualité Eau JIRAMA - MANDROSEZA

Tél : 261 20 22 221 92

ANALYSE BACTERIOLOGIQUE N° 362/14 Résultats des analyses effectuées à la demande de : JIRAMA Sur échantillons prélevés le : 14.10.14 Par: Onja à : TANA Reçu au laboratoire le: 15.10.14 Nature des échantillons: Eau brute Site de prélèvement : TANA NUMERO D'ECHANTILLON 1 2 3 4 VMA ANALYSES SOMMAIRES: Turbidité eau brute (NTU) Turbidité eau produite (NTU) Turbidité eau distribuée (NTU) pH Chlore mg/l RECHERCHE DE GERMES TEST DE CONTAMINATION FECALE a) Coliformes totaux à 37°C / 100ml 2.101 5.101 b) Coliformes thermotolérants à 44°C/100ml <1 2.101 c) Stréptocoques fécaux / 100ml <1 2.101 d) Anaérobies sulfito-réducteurs/20ml <1 Conclusion sur échantillon VMA : Valeur Maximale Admissible inc : indénombrable Critères microbiologiques s'appliquant aux eaux brutes avec traitement physique simple et désinfection N°1: EF anti-bactério N°2: N°3 : N°4 : OBSERVATIONS : Eau conforme aux critères microbiologiques des eaux utilisées pour la production d'eau destinée à la consommation humaine.