Elimination de l'azote et du phosphore dans un lagunage à haut rendement

L'objectif de cette étude est de comprendre le fonctionnement épuratoire de l'écosystème particulier que constitue le lagunage à haut rendement (LHR) afin de déterminer les principaux facteurs responsables de l'élimination de l'azote et du phosphore.Sur un bassin de 48 m2, alimenté eu eaux usées domestiques préalablement traitées pendant une semaine dans un bassin primaire ont été suivies selon un rythme hebdomadaire les formes carbonées, azotées et phosphorées dis-soutes et particulaires, les variables caractéristiques de l'activité photosynthétiques (chlorophylle a, pH et 02) et les données climatiques (rayonnement solaire et température). Une analyse en composantes principales réalisée sur l'ensemble des résultats a montré, d'une part l'opposition des variables climatiques et photosynthétiques aux formes minérales de l'azote et du phosphore (N-NH4 et P-PO4) et d'autre part l'influence de la charge organique sur le fonctionnement du système.L'évolution des formes azotées et phosphorées présente un effet saisonnier marqué. En hiver ou lors de surcharge organique importante, une augmentation du temps de séjour peut améliorer les rendements épuratoires. L'évolution de la matière organique dissoute est indépendante du cycle saisonnier. Au cours des deux années du suivi on observe une adaptation progressive de l'écosystème à la dégradation de la matière organique.Dans le lagunage à haut rendement l'élimination de l'azote et du phosphore est liée principalement à l'activité algale, qui entraîne une assimilation biologique et une élévation du pH, responsables des phénomènes chimiques de volatilisation de l'azote ammoniacal et de précipitation de phosphate de calcium.High rait algal ponds (HRAP) for wastewater treatment have been the locus of a lot of attention since their creation by Professor W.J. OSWALD in the early 1960' s. These aquatic ecosystems are hypereutrophic because of massive nutrient introduction with the wastewater influent. This kind of pond is very different from oxidation ponds because al short residence times (2 to 12 days), shallow depths (0.30 to 0.60 m) and constant mechanical mixing which improves algal growth.This study has been carried out in a small town in the department of Herault (France). The objective is to establish the efficiencies and mechanisms for nitrogen and phosphorus remval from secondary domestic wastewater by treatment by HRAP. A high rate algal pond of 48 m2 surface area and 35 cm depth, constantly mixed with paddle wheels was studied (fig. 1). Residence limes changed from 2 te 12 days with solar radiations and influent loading. The samples were collected once a week from the in- and outflow at 3 p.m. - Dissolved and particulate COD, varions nitrogen and phosphorus compounds, suspended solide, chlorophyll-a, pH, dissolved oxygen, temperature and irradiation were determined.The results of principal component analysis show a negative correlation between (1) the climatic and photosynthetic parameters and (2) inorganic nitrogen and phosphorus compounds, as well as the influence of organic loading on the HRAP efficiency.The chronological clustering analysis was performed on the data taking into account the discontinuities of effluent autrient contents (fig. 4). During the first year, from February to September 1988, good climatic conditions were shown to favour photosynthetic activity and consequently a good ammonia and orthophosphate removal. Front September 1988 to February 1989, the effluent was characterized by high ammonia and orthophosphate levels because of unfavourable climatic conditions and low photosynthetic activity. During the second year, the objective was to improve removal efficiencies ; the residence time was changed with solar radiations and influent loading. The results of the chronological clustering analysis of ammonia and orthophosphate levels showed only one sequence (February 1989-January1990) because the seasonal variations of nutrient removal were attenuated. The optimal residence time was found to be 4 days in summer and 12 days in winter.The evolution of dissolved chemical oxygen demand is independent of seasonal conditions but decreases with the maturity of the system (< 50 mg . l-1).The mass balance of nitrogen and phosphorus compounds has been established (fig. 5). In high rate algal pond influent, the main nitrogen form is ammonia. In the effluent the main nitrogen form is suspended organic nitrogen. The oxidized forms (NO2- et NO3) present very low levels ; nitrification is a minor process in the system. Ammonia is reduced by both assimilation and stripping ; suspended organic nitrogen in the effluent is an indicator of assimilation by algal biomass and loss of nitrogen is an indicator of ammonia stripping. With regard to directive 91/271 EEC concerning domestic wastewater treatment, partial algal separation is necessary in order to achieve 15 mg • l-1 total nitrogen, which is the limit for zones sensitive to eutrophication.The residual phosphate levels are controlled by pH, which is responsible for instantaneous calcium phosphate precipitation. As the dissolved calcium concentrations are high in the calcareous region near the site (Ca = 125 mg • l-1), the pH of the water will be the main contraint on phosphate elimination in the HRAP. Theoretical calculations indicate that the precipitate is probably an amorphous tricalcium phosphate in pseudoequilibrium (fig.6). Phosphate concentrations are much higher titan the values expected for calcium hydroxyapatite in equilibrium (MOUTIN et al., 1992). The limit of 2 mg • l-1 for phosphores can only be attained when pH reaches or exceeds 9.Nitrogen and phosphorus removal is correlated mainly with phytoplanktonic activity, which controls biological nutrients assimilation and pH levels. High pH values are responsable for ammonia stripping and calcium phosphate precipitation

Effets de la réutilisation des eaux usées brutes de la ville d'Oujda sur quelques paramètres agronomiques et bactériologiques

Ce travail présente les résultats d’une étude comparative de l’irrigation de trois cultures (laitue, ail et courgette) avec des eaux usées brutes (EUB), l’eau potable enrichie de fertilisants (EPF) et l’eau potable (EP), afin de mettre en évidence, d’une part, l’effet de ces traitements sur les paramètres de croissance et, d’autre part, de déterminer le degré de contamination de ces eaux et des cultures par les germes indicateurs de pollution. L’irrigation avec les EUB et EPF conduit à une amélioration du rendement de toutes les cultures testées sans pourtant affecter les caractéristiques physico-chimiques du sol. L’évolution de la largeur et de la longueur des feuilles de l’ail(variété de Meknès et variété de Figuig) est similaire lors de l’irrigation avec les EUB et les EPF. L’effet de ces deux traitements sur la longueur de la courgette et sur la variation du poids frais, la surface foliaire et la hauteur de la laitue n’a fait ressortir aucune différence significative. L’analyse bactériologique a montré que la contamination des cultures par les germes fécaux varie selon la nature du végétal cultivé et le type d’eau utilisée pour l’irrigation. Comparativement à l’ensemble des cultures testées, la laitue présente le degré de contamination le plus élevé. Le nombre des germes fécaux obtenu à partir de l’organe comestible dépasse les normes prescrites par la FAO/OMS (5 CF/g du fruit), ce qui pourrait avoir un effet néfaste sur la santé publique

Caractérisation physico-chimique et bactériologique des eaux usées brutes de la ville d'Oujda: canal principal et Oued Bounaïm

Les eaux usées drainées par les principaux collecteurs de la ville d’Oujda (canal principal et Oued Bounaïm) ont des pH proches de la neutralité et sont moyennement salines avec une teneur en sel de l’ordre de 1,8 g/l. La charge polluante générée par les deux effluents est comprise entre 181 mg/l et 280 mg/l pour la DBO5, 313 mg/l et 514 mg/l pour la DCO et entre 144 mg/l et 275 mg/l pour les matières en suspension. Ces paramètres de pollution sont relativement faibles par rapport à la moyenne des concentrations habituelles des eaux usées urbaines marocaines. Parmi les éléments chimiques à l’état de traces susceptibles d’être véhiculés par les rejets, seulement trois éléments Fe, Zn et Mn ont été décelés dans les deux effluents à des teneurs n’excédant pas les concentrations maximales recommandées pour les eaux d’irrigation. Les valeurs du SAR (Sodium Adsorption Ratio) et de la conductivité ont montré que les rejets des deux effluents appartiennent à la classe C4S2, caractérisée par une qualité d’eau limitant leur réutilisation directe. L’analyse bactériologique des eaux usées du canal principal et d’Oued Bounaïm a montré que les concentrations en coliformes fécaux et streptocoques fécaux sont très élevées et dépassent largement les directives de l’OMS concernant les eaux destinées à une irrigation non restrictive

Quality study of wastewater treated by waste Water Treatment plant (WWTP) in the city of Sana'a (Yemen) used for agriculture.

The wastewater treated by the PWTS Sanaa (Yemen), are discharged into Wadi Bani Houat to be used for irrigation of agricultural fields (cereals and "qat"). The quality of water discharged by the station is affected by neo-contamination part of untreated water diverted through bypass and also untreated effluent intake of a river that flows into the canal about 15 Km from the station. The various measurements show that the levels of contaminants studied, decrease at the exit of the station but undergo severe degradation after canal-branch river. Similarly, we noted illegal contributions at this place made of waste thrown into the canal by the surrounding population. The salinity is classified C4S2, C3S3, C4S3 and C4S4 in RICHARDS diagram, leading to poor quality water for irrigation. The ratio COD / BOD5 reaching a value of 2 after treatment and self purification of water, up to a value of 4, at a distance of 12 km along the canal before dropping to a value below 2 at the areas of retention dams located north of the study area, showing a self-purification capacity. NO2- (nitrite ions) appear downstream canal in the dams, highlighting the impact of agricultural activity on water quality. Minors cations and traces show different concentrations varying spatially and temporally along the canal during the dry and wet seasons. Overruns by FAO and Yemen standards were observed for some components such as phenol, organic micropolluant showing levels higher than standard along the canal in all seasons. The principal component analysis showed the correlation between the measured quantities and the vulnerability of sampling sites to different pollutants.  

Caractérisation parasitologique des eaux usées réutilisées en agriculture dans le Maroc Oriental (Oujda)

Les eaux usées de la ville d’Oujda sont utilisées en totalité pour l’irrigation de 518 hectares. Les superficies irriguées sont composées de 43% de cultures fourragères, 23% de céréaliculture, 24% d’arboriculture et 10% de cultures maraîchères ou cultures à risque. L’objectif de cette étude est d’évaluer le risque potentiel lié aux oeufs d’helminthes auquel les populations humaines et animales peuvent être exposées lors de la réutilisation des eaux usées en agriculture. Les analyses parasitologiques montrent que les teneurs moyennes en oeufs d’helminthes (Nématodes et Cestodes) sont de 21,01 oeufs/l pour le canal principal (Cp), 9,81 oeufs/l pour le collecteur secondaire (Cs) et de 2,53 oeufs/l pour l’Oued Bounaim avec des taux d’échantillons positifs respectifs de 97%, 80% et 75%. Les oeufs identifiés sont dominés par les nématodes et en particulier par le genre Ascaris. Les principaux genres identifiés sont: Ascaris, Trichuris, Ankylostoma, Strongyloides pour la classe des nématodes, Hymenolepis et Tænia pour les cestodes

Étude de la contamination parasitologique des cultures irriguées par les eaux usées dans le Maroc Oriental (Oujda)

Cette étude a pour objectif d’évaluer le risque potentiel lié aux helminthes parasites pour la population humaine et le cheptel dans la région d'Oujda. Les analyses parasitologiques montrent que les cultures irriguées par les eaux usées du collecteur principal (Cp) présentent les teneurs moyennes les plus élevées avec 19,89 oeufs/100 g de sol, 27,68 oeufs/100 g de racines et 9,21 oeufs/100 g de feuilles, suivies de celles irriguées par les eaux usées du collecteur secondaire (Cs) avec 6,57 oeufs/100 g de sol, 5,73 oeufs/100 g de racines et 4,15 oeufs/100 g de feuilles et enfin celles irriguées par les eaux usées de l’Oued Bounaïm avec 1,33 oeufs/100 g de sol, 5,26 oeufs/100 g de racines et 2,96 oeufs/100 g de feuilles. Les principaux parasites identifiés sont: Ascaris sp, Strongles, Trichuris sp, Ankylostoma sp, Strongyloides sp pour la classe des nématodes, Hymenolepis sp, Taenia sp and Moniezia sp pour la classe des cestodes

Electrochemical half-reaction-assisted sub-bandgap photon sensing in a graphene hybrid phsotodetector

The photogating effect has been previously utilized to realize ultra-high photoresponsivity in a semiconductor-graphene hybrid photodetector. However, the spectral response of the graphene hybrid photodetector was limited by the bandgap of the incorporated semiconductor, which partially compromised the broadband absorption of graphene. Here, we show that this limitation can be overcome in principle by harnessing the electron-accepting ability of the electrochemical half-reaction. In our new graphene phototransistor, the electrochemical half-reaction serves as an effective reversible electron reservoir to accept the photoexcited hot electron from graphene, which promotes the sub-bandgap photosensitivity in a silver chloride (AgCl)-graphene photodetector. The photoconductive gain of ~ 3 × 109 electrons per photon in the AgCl-graphene hybrid is favored by the long lifetime of photoexcited carriers in the chemically reversible redox couple of AgCl/Ag0, enabling a significant visible light (400–600 nm) responsivity that is far beyond the band-edge absorption of AgCl. This work not only presents a new strategy to achieve an electrically tunable sub-bandgap photoresponse in semiconductor-graphene heterostructures but also provides opportunities for utilizing the electrochemical half reaction in other two-dimensional systems and optoelectronic devices.published_or_final_versio