# Évolution de la qualité physico-chimique et bactériologique d'un effluent laitier sur un cycle annuel

A. Hamdani, A. Moufti, M. Mountadar, O. Assobhei

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A. Hamdani, A. Moufti, M. Mountadar, O. Assobhei. Évolution de la qualité physico-chimique et bactériologique d'un effluent laitier sur un cycle annuel. Environnement, Ingénierie & Développement, 2005, N°37 - 1er trimestre 2005, pp.18-26. 10.4267/dechets-sciences-techniques.1880. hal-03176829

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ÉVOLUTION DE LA QUALITÉ
PHYSICO-CHIMIQUE ET
BACTÉRIOLOGIQUE D'UN
EFFLUENT LAITIER
SUR UN CYCLE ANNUEL

A. Hamdani *, A. Moufti **, M. Mountadar ** et O. Assobhei *

*Laboratoire de microbiologie appliquée et biotechnologie, faculté des sciences d'El Jadida - Maroc

**Unité de chimie analytique et génie de l'environnement, faculté des sciences d'El Jadida - Maroc

Nous avons, pendant 12 mois consécu-
tifs (mars 1998-février 1999) suivi l'évo-
lution de la qualité physico-chimique et
bactériologique d'un effluent de laite-
rie située dans la ville d'El Jadida
(Maroc). Les paramètres analysés sont
la température (T), le pH, la matière
en suspension (MES), la demande chi-
mique en oxygène (DCO), la demande
biologique en oxygène en cinq jours
(DBO5), l'azote total Kjeldahl (N-NTK),
l'azote ammoniacal (N-NH₄⁺), les
nitrates (N-NO₃⁻), le phosphore total
(P-PT), le sodium (Na⁺), les chlorures
(Cl⁻), les métaux lourds (Fe, Zn, Ni, Cd
et Mn), la flore mésophile aérobie tota-
le (FMAT), les coliformes fécaux (CF) et
les streptocoques fécaux (SF).

Les résultats de la caractérisation phya-
sico-chimique montrent que l'effluent
étudié présente des variations horaires
plus ou moins importantes au cours de
la même journée pour le débit, la tem-
pérature, le pH, la salinité et la charge
polluante. La concentration annuelle
moyenne en matière organique est très
élevée (DCO moyenne = 6140 mg d'O₂/l
± 10% et DBO5 moyenne = 3067 mg
d'O₂/l ± 10%), les teneurs annuelles
moyennes en azote et en phosphore
sont importantes (N-NTK moyen =
148 mg/l ± 10% et P-PT moyen =
29 mg/l ± 10%). Le rapport annuel
moyen DCO/DBO5 est égal à 2 indi-
quant le caractère biodégradable de cet
effluent.

La caractérisation bactériologique
indique que l'eau usée analysée subit
une contamination fécale importante

(CF = 2,33 10⁴ UFC/ml ± 10 % et SF =
4,00 10⁴ UFC/ml ± 10 %). Le rapport
CF/SF est inférieur à 1, ce qui témoigne
d'une contamination fécale d'origine
animale de l'effluent étudié.

Il en ressort que cet effluent est de qua-
lité assez dégradée, ce qui nécessite un
traitement adéquat avant rejet en
milieu récepteur ou éventuelle réutili-
sation et la prise des mesures préven-
tives permettant de réduire la pollution
tant en volume qu'en charge.

The chemical-physical and bacterio-
logical quality of an effluent produced
by a dairy industry located in El Jadida
city (Morocco) was studied during 12
months (March 1998-February 1999).
The analyzed parameters are tempe-
rature (T), pH, suspended matter
(SM), chemical oxygen demand
(COD), biological oxygen demand in
five days (BOD5), total Kjeldahl nitro-
gen (TKN-N), ammonia (NH4⁺-N),
nitrates (NO3⁻-N), total phosphorus
(TP-P), sodium (Na⁺), chlorides (Cl⁻),
metals heavy (Fe, Zn, Ni, Cd and Mn),
total aerobic flora (TAF), fecal coli-
forms (FC) and fecal streptococci (FS).
The results of the chemical-physical
characterization show that the stud-
died effluent assumes a variation more
or less important during the same day
for flow, temperature, pH, salinity and
polluting load. The average annual
organic matter concentration is very
high (average COD = 6140 mg O₂/l ±
10% and average BOD5 = 3067 mg
O₂/l ± 10%), the average annual
contents of nitrogen and phosphorus are significant (average TKN-N = 148 mg/l ± 10% and average TP-P = 29 mg/l ± 10%). The average annual report COD/BOD5 is equal to 2 indicating the biodegradable character of this effluent.

The bacteriological characterization indicates that the analyzed effluent undergoes a significant fecal contamination (FC = 2.33 10⁴ CFU/ml ± 10% and FS = 4.00 10⁴ CFU/ml ± 10%). The ratio FC/FS < 1 proves the animals origin of faecal contamination of dairy effluent.

The obtained results reveals that the studied wastewater present a degraded quality, which requires an adequate treatment before rejection in the area or possible re-use and the taken of the preventive measures making it possible to reduce so much pollution in volume and in load.

## INTRODUCTION

Au Maroc, de nombreuses études ont porté sur les eaux résiduaires industrielles, mais peu d'entre elles intéressent les effluents de l'industrie laitière, branche caractérisée par une forte consommation d'eau et des rejets d'eaux usées très riches en micro-organismes et en matière organique consommatrice d'oxygène[1, 2, 3].

Dans la région des Doukkala, la production laitière a connu une augmentation importante ces dernières années, ce qui est à l'origine de la création de plusieurs coopératives laitières et l'introduction de deux nouvelles laiteries à savoir, Nestlé-Maroc et Super-lait, en plus de la laiterie des Doukkala créée en 1978. Cette production laitière représente 20 % de la production nationale dont plus de 70 %

est produite par l'unité faisant objet de notre étude et qui est spécialisée dans la collecte, la transformation et la distribution du lait et de ses dérivés[4]. Elle consomme plus de 630 m³ d'eau par jour dont 85 % sont rejetés sous forme d'eau résiduaire à l'état brut[5]. Ces eaux usées sont composées essentiellement de solutions de nettoyage acides et basiques contenant de la matière organique, de l'azote, du phosphore et des bactéries. Cette pollution est susceptible d'affecter l'équilibre biologique de la baie de la ville d'El Jadida dans laquelle elle est déversée et risque d'y provoquer à long terme une eutrophisation artificielle.

Le traitement de cet effluent est alors indispensable pour préserver le milieu naturel. C'est dans ce cadre que s'insère notre travail qui comporte une caractérisation quantitative et quantitative de l'effluent laitier global brut durant une année d'étude afin de rassembler les données nécessaires pour le choix d'un traitement approprié.

# MATÉRIEL ET MÉTHODES

## Schéma de fabrication

Le schéma ci-dessus (figure 1) synthétise les différentes étapes de transformation du lait, les origines des pertes et la nature des rejets de l'unité laitière étudiée.

## Caractéristiques de l'industrie laitière

- Volume annuel traité: 80 000 000 litres de lait,

- moyenne journalière: 215 000 litres avec ponctuellement une pointe de 400 000 litres,

- produits fabriqués: lait pasteurisé, lben (petit lait), beurre et lait en poudre,

- origine de l'eau: eau de distribution publique,

- utilisation de l'eau: élément de fabrication, alimentation des chaudières, des échangeurs et de l'installation frigori-fique, lavages des sols et des cuves, rinçage des appareils technologiques, eau de refroidissement, eaux sanitaires,...

- quantité moyenne d'eau utilisée: 632 m³/j (2,9 litres d'eau utilisée/litre de lait traité),

- volume moyen d'eau usée rejeté: 544 m³/j (2,5 litres d'eau usée/litre de lait traité),

- devenir de l'effluent: rejeté dans l'égout communal pour rejoindre par la suite la mer,

- réseau d'assainissement de l'usine: unitaire,

- nombre d'heures travaillées par jour: 3 x 8 h,

- nombre de jours travaillés par semaine: 7/7,

- nombre d'employés: environ 150.

## Echantillonnage

Les échantillons d'eau usée ont été prélevés en discontinu toutes les 15 minutes à partir du collecteur communal, rece-

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Figure 1: Diagramme de fabrication de l'unité laitière étudiée</figcaption></figure>
vant le rejet liquide global de l'unité laitière. Les variations de température et de pH ont été mesurées en situ. Pour les autres paramètres, les échantillons ont été mis dans des flacons stériles, conservés à 4 °C dans une glacière et transportés au laboratoire pour constituer un échantillon moyen de 4 heures durant toute la journée (6 échantillons durant 24 heures) qui sera analysé dans un délai de 5 heures au maximum.

Tous les prélèvements sont représentatifs du fonctionnement normal de l'unité laitière et ont été réalisés sur deux périodes de l'année: période de haute lactation (mars 1998 - août 1998) et période de basse lactation (septembre 1998 - février 1999).

Le débit a été déterminé en continu par la pose d'un déversoir triangulaire à l'exutoire du réseau d'assainissement à la sortie de l'usine. L'angle d'ouverture est choisi en fonction du débit à mesurer. Enregistrement des valeurs h (côte de l'eau) par pose d'un limmigraphe type sonde piézo-résistive à mémo-risation électronique des valeurs et exploitation de la relation Q (débit) en fonction de la côte de l'eau par logiciel Lotus. Le débit a été mesuré avec une moyenne d'erreur estimée à ± 5 %.

## Paramètres et méthodes analytiques

Les analyses physico-chimiques de l'eau usée ont été effectuées selon les méthodes décrites dans la norme Afnor[6]. Les analyses physico-chimiques ont porté sur les paramètres

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Figure 2: Volumes d'eau usée rejetée par l'unité laitière durant une année</figcaption></figure>

suivants: température, pH, MES, DCO, DBO5, N-NTK, N-NH₄⁺, N-NO₃⁻, P-PT, Na⁺, Cl⁻ et métaux lourds.

Les analyses bactériologiques ont comporté la numération des différentes flores bactériennes en utilisant les milieux de culture et les conditions d'incubation suivantes:

- flore mésophile aérobie totale (FMAT): Plat Count Agar (Biokar, France), incubation à 37 °C pendant 72 heures,

- coliformes fécaux (CF): bouillon lactosé bilié au vert brillant (Biokar, France), incubation à 44,5 °C pendant 24 heures,

- streptocoques fécaux (SF): gélose de Slanetz et Bartley (Biokar diagnostics, Beauvais, France), incubation à 37 °C pendant 24 heures.

<table><caption>Tableau 1: Valeurs moyennes et écarts-types des différents paramètres analysés durant une année (mars 98-février 99)</caption><thead><tr><th rowspan="2"></th><th rowspan="2"></th><th colspan="5">Période de haute lactation (débit moyen = 593 m³/j)</th><th colspan="5">Période de basse lactation (débit moyen = 495 m³/j)</th><th rowspan="2">Concentration annuelle moyenne</th><th rowspan="2">Projet marocain de normes</th></tr><tr><th>nombre de données</th><th>valeur minimale</th><th>valeur moyenne</th><th>valeur maximale</th><th>écart type</th><th>nombre de données</th><th>valeur minimale</th><th>valeur moyenne</th><th>valeur maximale</th><th>écart type</th></tr></thead><tbody><tr><td>T</td><td>°C</td><td>28</td><td>23</td><td>33</td><td>43</td><td>3,1</td><td>29</td><td>19</td><td>28</td><td>42</td><td>3,6</td><td>-</td><td>30</td></tr><tr><td>pH</td><td>-</td><td>26</td><td>1,5</td><td>8,9</td><td>13,4</td><td>1,1</td><td>30</td><td>1,6</td><td>9</td><td>12,5</td><td>1,3</td><td>-</td><td>6,5-8,5</td></tr><tr><td>MES</td><td></td><td>30</td><td>320</td><td>1019</td><td>2353</td><td>353</td><td>30</td><td>420</td><td>1296</td><td>4122</td><td>329</td><td>1157</td><td>50</td></tr><tr><td>DCO</td><td></td><td>30</td><td>3500</td><td>6375</td><td>12500</td><td>1860</td><td>30</td><td>2200</td><td>5906</td><td>10267</td><td>2095</td><td>6140</td><td>500</td></tr><tr><td>DBOS</td><td></td><td>30</td><td>1842</td><td>3197</td><td>063</td><td>927</td><td>28</td><td>1093</td><td>2938</td><td>5203</td><td>989</td><td>3067</td><td>100</td></tr><tr><td>N-NTK</td><td></td><td>30</td><td>102</td><td>153</td><td>220</td><td>42,9</td><td>29</td><td>64</td><td>143</td><td>261</td><td>45,4</td><td>148</td><td>30</td></tr><tr><td>N-NH₄⁺ mg L⁻¹</td><td></td><td>30</td><td>64</td><td>95,7</td><td>131</td><td>36,6</td><td>28</td><td>36</td><td>25,5</td><td>152</td><td>34,1</td><td>29</td><td>-</td></tr><tr><td>N-NO₃⁻ mg L⁻¹</td><td></td><td>30</td><td>20,7</td><td>202</td><td>654</td><td>22,3</td><td>29</td><td>41</td><td>82,5</td><td>476</td><td>44,2</td><td>142</td><td>-</td></tr><tr><td>P-PT</td><td></td><td>30</td><td>20</td><td>32</td><td>65</td><td>14,4</td><td>30</td><td>5,8</td><td>25,5</td><td>58</td><td>11,8</td><td>29</td><td>10</td></tr><tr><td>Na⁺</td><td></td><td>27</td><td>169</td><td>396</td><td>881</td><td>112</td><td>30</td><td>89</td><td>201</td><td>388</td><td>76</td><td>298</td><td>-</td></tr><tr><td>Cl⁻</td><td></td><td>28</td><td>251</td><td>497</td><td>1133</td><td>106</td><td>27</td><td>330</td><td>709</td><td>1388</td><td>72</td><td>603</td><td>-</td></tr><tr><td>FMAT</td><td>UFC·mL⁻¹</td><td>24</td><td>72,9x10⁴</td><td>913x10⁴</td><td>2171x10⁴</td><td>1214x10⁴</td><td>23</td><td>40,2x10⁴</td><td>1902x10⁴</td><td>4773x10⁴</td><td>2100x10⁴</td><td>1407,5x10⁴</td><td>-</td></tr><tr><td>CF</td><td></td><td>23</td><td>0,04x10⁴</td><td>1,97x10⁴</td><td>6,27x10⁴</td><td>5,28x10⁴</td><td>26</td><td>0,19x10⁴</td><td>2,7x10⁴</td><td>9,35x10⁴</td><td>9,06x10⁴</td><td>2,33x10⁴</td><td>-</td></tr><tr><td>SF</td><td></td><td>25</td><td>0,08x10⁴</td><td>3,52x10⁴</td><td>11,79x10⁴</td><td>9,37x10⁴</td><td>28</td><td>0,24x10⁴</td><td>4,49x10⁴</td><td>17,80x10⁴</td><td>17,45x10⁴</td><td>4,00x10⁴</td><td>-</td></tr></tbody></table>

- Pour tous les paramètres analysés, le nombre de données est de 36 mesures par période de lactation. Les valeurs qui correspondent à des accidents n'ont pas été prises en compte.

- Les concentrations annuelles moyennes enregistrées présentent des variations estimées à ± 10 %.
Toutes les analyses présentent une moyenne d'erreur d'environ ± 10 %.

# RÉSULTATS ET DISCUSSION

## Mesure de débit

Le volume de l'effluent laitier rejeté quotidiennement pendant les périodes de haute et de faible lactation est relativement variable avec une valeur moyenne de 544 m³/j (2,5 litres/litre de lait traité), une valeur minimale de 422 m³/j et une valeur maximale de 623 m³/j (figure 2). On pense que ce débit est loin de la réalité car l'industrie laitière a la caractéristique de travailler avec une matière première de forte humidité. Ce volume d'eau rejetée inférieur à celui consommée peut être expliqué d'une part, par l'état défectueux du réseau d'assainissement qui favorise les phénomènes d'infiltration et les fuites d'eau, et d'autre part par une consommation excessive d'eau.

Le rapport eau usée par litre de lait traité égal à 2,5 est plus élevé que celui cité dans la littérature[7, 8, 9]. Ceci témoigne de la nécessité de réduire les volumes d'eaux résiduaires rejetées pour se situer entre 1,5 et 2 litres. Un recyclage des eaux non polluées (eaux de refroidissement, condensats, eaux pluviales) après leur séparation des eaux usées forte-ment chargées s'impose donc.

## Caractérisation physico-chimique de l'effluent laitier global brut

### Température, pH et salinité

Le tableau 1 montre que pendant la période de haute lactation, la température du rejet laitier global varie entre 23 et 43 °C avec une moyenne des six mois de 33 °C. Pendant la période de basse lactation, cette température diminue légèrement et se situe entre 19 et 42 °C avec 28 °C comme valeur moyenne. Cette élévation de température trouve son origine dans les eaux provenant des échangeurs thermiques et des condenseurs barométriques ainsi que des eaux chaudes de lavage.

Durant un cycle de 24 heures, le pH varie dans une gamme très large (figure 3).

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Figure 3: Variation horaire du pH de l'effluent laitier global au cours d'un cycle de 24 heures</figcaption></figure>

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Figure 4: Variation horaire des teneurs en nitrates et en sodium contenues dans l'effluent laitier au cours d'un cycle de 24 heures</figcaption></figure>

Généralement les valeurs mesurées sont comprises entre 6 et 9, avec ponctuellement des valeurs très acides (1,7) correspondant à des lavages à l'acide nitrique confirmé par une concentration très élevée en nitrates ou très basiques (13,5) liées au lavage à la soude caustique (figure 4).

Les valeurs de température et de pH rencontrées dépassent parfois largement les valeurs limites des rejets liquides dictées par le projet marocain de normes qui sont de 30 °C pour la température et de 6,5 à 8,5 pour le pH (voir tableau 1).

La figure 5 montre que la conductivité électrique de l'effluent laitier global varie beaucoup dans la même journée (0,5 à 18,3 ms/cm). Cette salinité provient des sels tels que le sodium, les chlorures... issus de la régénération des résines échangeuses d'ions, des produits chimiques de lavage, des détergents et des agents de désinfection.

<table><caption>Tableau 2: Principaux produits de nettoyage et de lavage et leur fréquence d'utilisation</caption><thead><tr><td></td><td>Produits utilisés</td><td>Fréquence</td></tr></thead><tbody><tr><td>Pasteurisateur du lait</td><td>Acide nitrique et lessive de soude</td><td>Chaque 2 h. 30 min.</td></tr><tr><td>Pasteurisateur de la crème</td><td>Acide nitrique et lessive de soude</td><td>2 fois par jour</td></tr><tr><td>Thermiseurs-écrémeuses</td><td>Acide nitrique et lessive de soude</td><td>Toutes les 6 h.</td></tr><tr><td>Conduites, tanks et cuves</td><td>Acide nitrique et lessive de soude</td><td>1 fois par semaine</td></tr><tr><td>Corbeilles</td><td>Savon en poudre</td><td>Toutes les 8 h.</td></tr><tr><td>Évaporateur</td><td>Acide nitrique, soude et Stabilon</td><td>Chaque 12 h.</td></tr><tr><td>Contimab</td><td>P3Z et Oxonia</td><td>2 fois par jour</td></tr><tr><td>Citernes</td><td>lessive de soude et Topax</td><td>Après chaque dépotage</td></tr><tr><td>Sol</td><td>Eau de Javel et Savon en poudre</td><td>Couramment</td></tr></tbody></table>

L'acide nitrique et la lessive de soude sont les agents de nettoyage les plus utilisés (tableau 2). Les autres produits utilisés sont le Stabilon qui est un tensio-actif, le savon en poudre, le P3Z (détergent, désinfectant et anticollant), un autre détergent appelé Topax et l'eau de Javel... sans oublier bien évidemment les détergents utilisés en bloc sanitaire (shampooing, savon, gel, crème...).

Concernant les résines échangeuses d'ions, l'unité laitière
<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>**Figure 5:** Variation horaire de la conductivité électrique de l'effluent laitier global au cours d'un cycle de 24 heures</figcaption></figure>

étudiée dispose de deux adoucisseurs par permutation sodique dont la régénération se fait par le chlorure de sodium. La régénération dure environ 2 heures.

## Matière en suspension et matière organique

La figure 6 montre l'évolution mensuelle des teneurs en MES durant un cycle annuel qui fait ressortir une concentration minimale de 320 mg/l et une concentration maximale de 4122 mg/l. La concentration annuelle moyenne en MES est de 1157 mg/l avec 1019 mg/l en période de haute production laitière et 1296 mg/l en période de basse lactation, ce qui indique que l'évolution des concentrations en MES est indépendante de la périodicité de lactation. Ces teneurs sont nettement supérieures à la valeur fixée par le projet marocain de normes des rejets liquides qui est de 50 mg/l. Ces MES sont riches surtout en matière grasse et en caillé provenant du processus de fabrication ainsi qu'en matière particulière issue des eaux de lavage du sol et des citernes. La réduction des MES contenues dans cet effluent directement rejeté en mer est donc obligatoire pour éviter les conséquences graves telles que le colmatage des branchies de poissons et la diminution du taux d'oxygène dans l'eau freinant ainsi la photosynthèse[10].

Comme le montre la figure 7, la DCO la plus basse est enregistrée au mois d'août, elle est de 400 mg d'O₂/l (14 h), la plus

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>**Figure 7:** Variation horaire de la DCO de l'effluent laitier global au cours d'un cycle de 24 heures</figcaption></figure>

élevée a été révélée au même mois et correspond à 60000 mg d'O₂/l (6 h). Ce paramètre est donc très variable au cours d'un même cycle de 24 heures. La concentration de la DCO très élevée (6 g/l) peut être expliquée par le fait que parfois, il arrive que le lait ou la crème ne répondent pas aux normes de qualité et seront rejetés directement à l'égout. La charge organique enregistrée en période de haute lactation est en moyenne de 3197 mg d'O₂/l pour la DBO5 et de 6375 mg d'O₂/l pour la DCO brute dont 76 % est sous forme soluble. Pendant la période de basse lactation, la concentration moyenne en DBO5 est de 2938 mg d'O₂/l, la concentration en DCO est de l'ordre de 5906 mg d'O₂/l avec 82 % représentant la fraction soluble. Comme pour les MES, la saisonnalité de la production lactique est sans influence sur l'évolution des teneurs en matière organique, qui reste pratiquement liée au cycle de fabrication.

La charge organique annuelle est en moyenne de 6140 mg d'O₂/l pour la DCO et de 3067 mg d'O₂/l pour la DBO5, se situe dans le même ordre de grandeur que celle trouvée dans les eaux usées de la laiterie « Orlac » de Bir-Khadem en Algérie[2]. Toutefois, elle est très élevée en comparaison avec les valeurs rencontrées en France qui varient de 1500 à 2000 mg/l pour la DBO5 et de 2600 à 3500 mg/l pour la DCO[11, 12] et qui s'approchent des résultats obtenus par

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>**Figure 6:** Évolution des teneurs moyennes de la MES contenue dans l'effluent laitier global pendant l'année de l'étude</figcaption></figure>

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>**Figure 8:** Variation horaire des teneurs en azote et en phosphore contenus dans l'effluent laitier global au cours d'un cycle de 24 heures</figcaption></figure>
l'Institut de recherches laitières en Nouvelle Zélande[13, 14]. Le rapport annuel moyen DCO/DBO5 est de 2, c'est une valeur normale pour ce type d'effluent indiquant sa traitabilité par voie biologique. Le rapport annuel moyen DBO5/N-NTK/P-PT égal à 100/4,8/0,9 assure un équilibre nutritionnel satisfaisant pour un éventuel traitement biologique.

## Azote et phosphore

On note que les valeurs de l'azote total Kjeldahl, de l'azote ammoniacal et du phosphore total sont variables au cours d'un même cycle de 24 heures (figure 8). Malgré certaines valeurs de pH élevées qui sont favorables pour la volatilisation de l'azote ammoniacal et la précipitation du phosphore[15], la présence de ces éléments dans l'effluent laitier global est importante durant toute l'année de l'étude (figure 9). Les teneurs en nitrates sont par moment importantes dans l'heure et durant toute l'année (figures 4 et 10) et trouvent leur origine dans l'utilisation de l'acide nitrique comme agent de lavage.

Les concentrations annuelles moyennes en N-NTK et en P-PT sont égales à 148 et 29 mg/l respectivement (tableau 1). L'azote provient des protéines lactées (caséines) et de l'azote minéral du lait. Le phosphore est issu des détergents utilisés en lavage et en hygiène. En comparaison avec la littérature, ces concentrations sont inférieures à celles mentionnées par Longhurst et al.[16] qui a rapporté que les teneurs moyennes en azote d'un effluent laitier sont supérieures à 400 mg/l et celles en phosphore sont égales à 70 mg/l.

## Métaux lourds

La recherche des métaux lourds dans l'effluent laitier avait pour but de vérifier s'il ne présente aucun caractère de toxicité et par conséquent s'il était apte à un traitement biologique. Les résultats obtenus illustrés dans le tableau 3, montrent que les concentrations moyennes enregistrées sont par ordre d'importance comme suit: fer > zinc > nickel > cadmium > manganèse. Cette classification est en accord avec l'ordre des concentrations métalliques des eaux usées brutes

décrites par Lester[17]. Ces éléments traces proviennent probablement du lavage du matériel et des différents appareils industriels équivalent à l'usine. Il est important de signaler que ces éléments métalliques présents dans l'effluent étudié sont inférieurs aux valeurs limites des rejets liquides dictées par le projet marocain de normes (tableau 3).

## Caractérisation bactériologique de l'effluent laitier global brut

Même s'il est traité et manipulé dans les meilleures conditions d'hygiène, le lait cru contient toujours des bactéries provenant de l'homme manipulateur, de l'animal porteur de germes au niveau du trayon des mamelles et de la peau, des installations et du matériel de traite et enfin du milieu environnant des vaches laitières[18].

À titre d'indication et d'après[19], la contami-

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>Figure 9: Évolution des teneurs moyennes en azote et en phosphore contenus dans l'effluent laitier global pendant l'année de l'étude</figcaption></figure>

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>Figure 10: Évolution des teneurs moyennes en nitrates contenus dans l'effluent laitier global pendant l'année de l'étude</figcaption></figure>

<table><caption>Tableau 3: Concentrations moyennes des métaux lourds contenus dans l'effluent laitier</caption><thead><tr><th></th><th>Concentration (mg/l)</th><th>Fer</th><th>Zinc</th><th>Nickel</th><th>Cadmium</th><th>Manganèse</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="6">Période de haute lactation</td><td>Mars 1998</td><td>1,025</td><td>0,322</td><td>0,166</td><td>0,105</td><td>0,028</td></tr><tr><td>Avril 1998</td><td>0,962</td><td>0,459</td><td>0,325</td><td>0,182</td><td>0,066</td></tr><tr><td>Mai 1998</td><td>1,279</td><td>0,391</td><td>0,361</td><td>0,110</td><td>0,044</td></tr><tr><td>Juin 1998</td><td>0,881</td><td>0,862</td><td>0,272</td><td>0,152</td><td>0,126</td></tr><tr><td>Juillet 1998</td><td>2,075</td><td>0,893</td><td>0,083</td><td>0,142</td><td>0,079</td></tr><tr><td>Août 1998</td><td>0,959</td><td>0,700</td><td>0,296</td><td>0,136</td><td>0,084</td></tr><tr><td rowspan="6">Période de faible lactation</td><td>Septembre 1998</td><td>1,792</td><td>0,397</td><td>0,325</td><td>0,126</td><td>0,049</td></tr><tr><td>Octobre 1998</td><td>1,554</td><td>1,137</td><td>0,385</td><td>0,169</td><td>0,115</td></tr><tr><td>Novembre 1998</td><td>2,018</td><td>0,993</td><td>0,379</td><td>0,137</td><td>0,116</td></tr><tr><td>Décembre 1998</td><td>1,645</td><td>0,671</td><td>0,195</td><td>0,148</td><td>0,083</td></tr><tr><td>Janvier 1999</td><td>2,619</td><td>1,184</td><td>0,166</td><td>0,169</td><td>0,078</td></tr><tr><td>Février 1999</td><td>2,841</td><td>0,962</td><td>-</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Projet marocain de normes</td><td></td><td>3</td><td>5</td><td>0,5</td><td>0,2</td><td>1</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>**Figure 11: Évolution des densités moyennes de la FMAT contenue dans l'effluent laitier pendant l'année de l'étude**</figcaption></figure>

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>**Figure 12: Évolution des densités moyennes des CF et SF contenus dans l'effluent laitier pendant l'année de l'étude**</figcaption></figure>

nation du lait rien que par la peau des mamelles peut atteindre $5 \times 10^4$ UFC/ml.

Le lait frais ne respectant pas les normes de qualité est toujours rejeté à l'état brut dans les égouts, ce qui enrichi l'effluent en bactéries, en plus des germes issus du bloc hygiénique du personnel (douches et WC).

## Flore mésophile aérobie totale (FMAT)

La FMAT existe toujours dans le lait cru quelles que soient les conditions de sa production. Au Maroc, les densités enregistrées sont situées entre $2,5 \times 10^6$ et $14 \times 10^7$[20, 21, 22]. Dans une étude similaire réalisée au Pakistan, des charges de l'ordre de $3,6 \times 10^8$ ont été signalées[23].

L'évolution des charges moyennes de la FMAT montre une variation d'une journée à l'autre (figure 11). Les densités moyennes enregistrées sont de $914,1 \times 10^4$ et $1902,33 \times 10^4$ UFC/ml respectivement pour les périodes de haute et de basse lactation. Ces valeurs bien que élevées sont proches de celles citées en haut et peuvent être attribuées à la fois aux apports déjà mentionnés.

## Coliformes et streptocoques fécaux

La présence des CF et des SF dans le lait cru est liée aux mauvaises conditions d'hygiène et de traite. Une étude menée par[22] a montré des abondances de $1,6 \times 10^4$ à $1,3 \times 10^5$ UFC/ml pour les SF et de $8,6 \times 10^3$ UFC/ml pour les CF.

Au même titre que la FMAT, l'évolution temporelle de la densité des CF et des SF montre une variation d'une journée à l'autre (figure 12). Pendant la période de haute lactation, la charge bactérienne est par moment nulle, parfois, elle peut atteindre $21 \times 10^4$ et $35 \times 10^4$ UFC/ml respectivement pour les CF et les SF avec une densité moyenne de $1,97 \times 10^4$ UFC/ml pour les CF et $3,52 \times 10^4$ UFC/ml pour les SF. Par contre lors de la période de basse lactation, cette charge moyenne est de $2,7 \times 10^4$ UFC/ml pour les CF et de $4,49 \times 10^4$ UFC/ml pour les SF (tableau 1). Ces résultats montrent que l'eau usée laitière analysée présente une contamination fécale assez importante.

Il faut noter que les charges bactériennes les plus élevées sont enregistrées dans les échantillons à pH voisin de la neutralité, par contre pour des valeurs de pH acide ou basique, ces charges sont très faibles ou nulles.

D'autre part le rapport CF/SF est inférieur à 1, ce qui témoigne d'une contamination fécale d'origine animale de l'effluent étudié[24]. Ceci trouve son origine d'une part, du fait que le lait de vache contient une FMAT formée essentielle-

<table><caption>**Tableau 4: Concentrations et charges moyennes en éléments polluants de l'effluent laitier global brut rejeté par l'unité laitière dans le réseau communal pendant l'année de l'étude**</caption><thead><tr><th rowspan="2">Période</th><th colspan="2">Période de haute lactation</th><th colspan="2">Période de basse lactation</th><th rowspan="2">Concentration annuelle moyenne</th><th colspan="2">Charge annuelle moyenne</th></tr><tr><th>Q moyen = 593 m³/j</th><th>Charge ** (kg/j)</th><th>Q moyen = 495 m³/j</th><th>Charge ** (kg/j)</th><th>mg/l *</th><th>Kg/j **</th><th>Kg/l lait/j ***</th></tr></thead><tbody><tr><td>Paramètre</td><td>Teneur * (mg/l)</td><td>Charge ** (kg/j)</td><td>Teneur * (mg/l)</td><td>Charge ** (kg/j)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>DCO</td><td>6375</td><td>3780</td><td>5906</td><td>2923</td><td>6140</td><td>3351</td><td>0,0156</td></tr><tr><td>DBO5</td><td>3197</td><td>1896</td><td>2938</td><td>1454</td><td>3067</td><td>1675</td><td>0,0078</td></tr><tr><td>N-NTK</td><td>153</td><td>91</td><td>143</td><td>71</td><td>148</td><td>81</td><td>0,00038</td></tr><tr><td>P-PT</td><td>32</td><td>19</td><td>25,5</td><td>13</td><td>29</td><td>16</td><td>0,00007</td></tr><tr><td>CF</td><td>1,97x10⁴</td><td>11,68x10⁴</td><td>2,7x10⁴</td><td>13,36x10⁸</td><td>2,33x10⁴</td><td>12,52x10⁸</td><td>0,58x10⁴</td></tr><tr><td>SF</td><td>3,52x10⁴</td><td>20,87x10⁴</td><td>4,49x10⁴</td><td>22,22x10⁸</td><td>4x10⁴</td><td>21,55x10⁸</td><td>1,002x10⁴</td></tr></tbody></table>

<footnote>* les teneurs sont exprimées en UFC/ml pour les CF et les SF</footnote>

<footnote>** les charges sont exprimées en UFC/j pour les CF et les SF</footnote>

<footnote>*** la charge annuelle moyenne est exprimée en UFC/litre de lait/j pour les CF et les SF</footnote>
ment par la flore lactique, notamment les streptocoques et les lactobacilles et d'autre part il contient plus de streptocoques que des coliformes[22].

## Flux de pollution rejetée dans le réseau d'assainissement communal

Le tableau 4 présente les concentrations et les charges moyennes de l'effluent laitier global brut rejeté dans le réseau communal pendant les périodes de haute et de basse lactation. On note que :

- le débit moyen pendant la période de surproduction laitière est de 593 m³/j contre seulement 495 m³/j pendant la période de faible lactation,

- la charge calculée en kg/j indique l'importance des flux de matières organiques, azotées, phosphorées et bactériennes rejetées dans le réseau d'égout communal,

- sur la base de 60 g de DBOS par équivalent habitant, la pollution spécifique ramenée à l'équivalent habitant correspond à 27916 équivalents habitant rejeté dans le réseau communal pendant l'année de l'étude.

En fin de cette partie, il est important de mentionner que les concentrations en matière organique et en azote trop fortes, révèlent la nécessité de réduire les pertes de matières et des produits dérivés, particulièrement le lait et le babèurre très riches en matière organique. Également, il faut revoir les fréquences d'utilisation de l'acide nitrique comme agent de nettoyage et récupérer les solutions de nettoyage après chaque usage. La prise de telles dispositions devrait réduire considérablement la concentration de ces deux paramètres. Ceci ne peut être atteint qu'à travers une politique rigoureuse de prévention.

## Prévention de la pollution à la source, première action à entreprendre

Le flux de pollution généré par la laiterie étudiée est proportionnel au débit et à la concentration de l'effluent rejeté. Donc lutter contre cette pollution implique impérativement une limitation des quantités d'eaux utilisées ainsi que des charges polluantes.

### Réduction des volumes

Une consommation plus faible en eau entraînera, bien évidement, une réduction notable du volume des eaux à traiter. Pour cette raison et vu le coût élevé de l'eau d'adduction, l'importance des volumes d'eau potable consommée et de l'eau usée rejetée, la laiterie étudiée, alimentée par l'eau de distribution publique à raison de 632 m³/j en moyenne, est amenée à développer une politique d'économie et de recyclage comme suit :

- chercher une autre source d'eau (eau souterraine par exemple) et procéder à des contrôles physico-chimiques et bactériologiques permettant sa conformité aux exigences de qualité. Il en résulterait un gain d'argent car l'eau consommée coûte cher. Deux alternatives sont possibles, soit utiliser les deux types d'eau en mélange, soit se contenter uniquement de l'eau de source avec les corrections nécessaires;

- éviter le gaspillage de l'eau dans l'usine (lavage à fort débit,

robinet ouvert en permanence, prévoir des dispositifs d'arrêt automatique, réparer les fuites d'eau...);

- l'eau rejetée est usée thermiquement, du fait de l'élévation de la température, représente un manque de calories à gagner. En effet, réduire le volume rejeté et récupérer les calories perdues sera une source d'économie d'eau;

- recycler, récupérer et réutiliser les eaux de refroidissement, les condensâts et les eaux de purges qui sont des eaux non polluées et produites en grande quantité;

- préconiser la séparation des circuits d'eau et mettre en place un réseau d'égout de type séparatif pour séparer les eaux usées des eaux non polluées (eaux d'échanges thermiques, eaux pluviales), et qui peuvent être rejetées directement dans le milieu naturel ou collectées dans le réseau pluvial pour réutilisation.

### Réduction des charges

En industrie laitière, la pollution est une perte de matières premières et de sous produits très chargés en matière organique. Il faut donc s'efforcer de :

- récupérer au maximum la matière première et les produits dérivés (lait, babèurre);

- adopter le matériel de fabrication et les méthodes de travail, qui à efficacité élevée, permettent une réduction nette des pertes du produit traité, de l'eau consommée et des produits chimiques utilisés;

- collecter à part les eaux de fabrication et celles de nettoyage car elles sont extrêmement chargées en matière organique et en produits de lavage;

- sensibiliser et former les personnes impliquées dans le processus de production. Le personnel d'exécution doit être convaincu de l'utilité de la prévention pour faire face à la pratique abusive du « tout à l'égout » qui est fortement dommageable à l'entreprise.

## CONCLUSION

Cette étude nous a permis de dégager que l'effluent étudié présente des variations horaires et quotidiennes plus ou moins importantes de débit, de température, de pH, de salinité et de charge polluante. Les concentrations en matière organique exprimée en termes de DCO et de DBOS sont très élevées avec un rapport annuel moyen DCO/DBOS égal à 2. Les teneurs en azote, en phosphore et en bactéries indicatrices de contamination fécale sont importantes.

C'est un effluent de qualité assez dégradée qui pourrait être agressif pour le réseau d'assainissement (pH très variable et température élevée) et susceptible d'affecter la baie de la ville d'El Jadida dans laquelle il est déversé par un enrichissement en apports organiques (DCO = 3351 kg/j, DBOS = 1675 kg/j), en éléments nutritifs (N-NTK = 81 kg/j, P-PT = 16 kg/j) et en flux considérable de bactéries témoins de contamination fécale (11,57 10⁸ UFC/j pour les CF et 22,78 10⁸ UFC/j pour les SF).

Avant d'envisager un investissement en matière de traitement, la laiterie étudiée devrait établir un programme de prévention en vue de limiter le volume et la charge polluante de ses
rejets liquides en respectant les recommandations suivantes :
- disposer d'un réseau d'égout de type séparatif permettant la séparation des eaux résiduaires très chargées de celles non polluées,

- recycler les eaux de refroidissement et de condensation dans un circuit fermé,

- récupérer au maximum le lait, la crème et le bebèurre,

- prévoir un bassin-tampon nécessaire à l'homogénéisation de l'effluent, la neutralisation des pH acides ou basiques, la correction des températures élevées, la régulation des débits et les à coups de charge,

- traiter ce rejet liquide par voie biologique, tant pour respecter les normes marocaines en vigueur que pour protéger le milieu récepteur, car son épuration par voie physico-chimique ne permet qu'une réduction partielle de la charge polluante[25].

### A. Hamdani, O. Assobhei

Laboratoire de microbiologie appliquée et biotechnologie, Faculté des sciences, B.P. : 20, El Jadida, 24000, Maroc
Email : ahamdani@caramail.com

### A. Moufti, M. Mountadar

Unité de chimie analytique et génie de l'environnement, Faculté des sciences, B.P. : 20, El Jadida, 24000, Maroc

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