Incidence de la minéralisation des eaux algériennes sur la réactivité de composés organiques vis-à-vis du chlore

Cette étude présente les principaux résultats se rapportant d'une part à l'évolution des consommations en chlore par des composés organiques en solutions synthétiques de minéralisation variable. D'autre part, quelques essais sont consacrés aux possibilités de formation de sous- produits de la chloration tels les trihalométhanes.Les différences de réactivité entre les composés simples (phénol, résorcinol, aniline) et les substances humiques, déjà observées en eau distillée, ont pu également être mises en évidence lors de leur dilution dans des milieux minéralisés (eaux de sources ou de forages). L'influence de la minéralisation, appréhendée par le paramètre "conductivité" ou par des teneurs variables en éléments minéraux spécifiques, s'est concrétisée par des écarts souvent considérables entre les potentiels de consommation en chlore en eau distillée et ceux en eaux minéralisées.La présence d'ions bromures dans les eaux les plus minéralisées induit en particulier une formation plus importante des THM bromés. L'intervention d'ions chlorures et sulfates, en provoquant une diminution des potentiels de consommation en chlore, peut rendre plus complexe le schéma réactionnel du chlore avec les différentes entités réactives présentes dans une eau naturelle.L'application du procédé de chloration à des eaux de surface algériennes a permis de distinguer entre les eaux très minéralisées du sud algérien et celles moins minéralisées du nord du pays.Leur réactivité vis-à-vis du chlore s'est trouvée directement liée à leurs caractéristiques physico-chimiques.Les différences de réactivité relevées peuvent être attribuées d'une part à la variabilité de la proportion en matériel humique et d'autre part aux teneurs relatives en éléments minéraux promoteurs ou inhibiteurs de la réaction de chloration.The organic compounds studied during this work are simple aromatic structures (phenol, resorcinol, aniline), as well as macromolecular structures (humic substances). These compounds are representative of natural organic matter in surface waters. Various studies (De Laat et al., 1982; Norwood and Christman, 1987; Legube et al., 1990) showed that chlorination of these organic substances led to a strong chlorine consumption and the formation of volatile and non-volatile organohalogenated compounds. However, the majority of these experiments were conducted in aqueous media at very low ionic strength or in distilled water. The aim of the present study was to observe the reactivity of organic compounds in mineralised media. Indeed, Algerian waters are often very mineralised, excessively hard with high amounts of chloride and sulphate (Achour, 2001). In addition, humic substances can account for 60 to 90% of the total organic carbon (TOC) in most surface waters used to produce drinking water (Achour and Moussaoui, 1993).The first part of this study involved the investigation of the impact of the overall parameter "total mineralisation", which can be directly related to conductivity measurements in the dilution waters. In addition to distilled water, dilution media for the organic compounds included four ground waters initially free of organic matter and residual chlorine. Figure 1 shows the geographic location of sampling sites for the waters of Drauh and Oued Biskra (Biskra) as well as those of waters of Ifri (Bedjaïa) and Youkous (Tebessa). Their main physico-chemical characteristics are presented in Table 1. The influence of certain specific inorganic constituents such as ammonia, bromide, chloride and sulphate is also observed on the chlorination of the organic compounds tested. The objective was to determine and to compare chlorine consumption potentials respectively for the simple organic compounds (D) and the humic substances (PCCl2) in media with differing degrees of mineralisation and under controlled conditions (pH, contact time and chlorine dose applied). Chlorination ratio is expressed for the simple organic compounds by r=moles of introduced chlorine/moles of organic compound and for the humic substances by m=mg of introduced chlorine/mg of humic substances.Tests were performed to evaluate the formation of trihalomethanes (chloroform and brominated trihalomethanes). Analysis was done by gas chromatography using a head space method. The main experimental chlorination conditions for the synthetic solutions of organic compounds are summarised in Table 2. The results obtained (Table 3) show that the organic compounds tested remain very reactive towards chlorine, whatever the mineralisation of the dilution media. Potentials of chlorine consumption in distilled water and in mineralised waters are different (E), showing the obvious effect of the degree of mineralisation (Table 4). The reactivity of humic substances seems intermediary between the structures of resorcinol and phenol or aniline. The highest variations (E) between distilled water and the natural mineralised waters were observed in the case of the most highly mineralised water (water of Oued Biskra); generally the gaps decreased in the order E (Oued Biskra) > E (Ifri) > E (Youkous) > E (Drauh). In studies at different pH values, the oxidation capacity of chlorine was exerted more vigorously at circumneutral pH values (Table 5). For phenol and humic substances, gaps are more meaningful within five minutes of contact time, during the first step of the chlorination reaction (Table 6).Total mineralisation does not seem to be the only parameter able to affect the reactivity of organic matter. The composition of the inorganic matrix must be considered too. Thus, according to the relative proportions of ammonia and bromides, competitive reactions (chlorine/organic matter and chlorine/inorganics) will condition chlorine consumption and the formation of trihalomethanes (THMs). For waters with a low ammonia/bromide ratio, an increase of the bromide concentration can induce a significant degradation of the chlorine consumption potentials, even for resorcinol, which is habitually more reactive with chlorine than with bromide (Figure 2). In waters with high levels of bromides (waters of Drauh and Oued Biskra), bromoform may be formed (Table 7). The presence of high concentrations of chloride and sulphate in aqueous solutions with humic substances seems to induce a reduction of chlorine consumption potentials (Figures 3 and 4). Several hypotheses can be advanced to explain this phenomenon, especially the decrease of activity of the chlorinating element by the increase of the ionic strength of the aqueous media. At the same time, it can be assumed that chlorinated entities may be formed with less reactivity than hypochlorous acid. The reduction of chlorine consumption is less significant in the presence of sulphates than chlorides. Moreover, the cation associated with sulphate seems to have an effect on the reactivity of the humic substances towards to chlorine.In the second part of the work, chlorination was applied to four surface water samples. The sampling sites (Figure 1) relate to reservoir waters of Souk El Djemâa (Tizi-Ouzou), Aïn Zada (Sétif), Foum El Gherza (Biskra) and Fontaine des gazelles (Biskra). Amounts of humic material are relatively important and constitute about 60% of the TOC found in the raw waters. The mineralisation in these waters is considerable, particularly for waters in the southern part of the country (Table 8). Chlorine consumption and THMs formed seem to be correlated with the nature and concentration of organic matter, as well as with the inorganic component of these waters (Table 9). Chlorination of water samples taken from the north of Algeria (Aïn Zada and Souk El Djemâa) leads to higher values of chlorine consumption potentials than for water samples taken from the south of the country. Taking into account the results obtained on synthetic solutions, this trend can be explained by the appreciable contents of humic substances as well as by a lower degree of mineralisation of waters in the north. It also interesting to note that proportion of brominated trihalomethanes compared to the total trihalomethanes increases not only with the initial concentration of bromides but also with increasing levels of chlorides and sulphates. Highly mineralised waters, containing humic material, seem therefore to favour numerous competitive reactions during chlorination

Application of the mixture design to decolourise effluent textile wastewater using continuous stirred bed reactor

Important pollutants in textile effluents are mainly recalcitrant organics, colours, toxicants and inhibitory compounds, surfactants, chlorinated compounds (AOX), pH and salts. An aerobic system using a continuous stirred bed reactor (SBR) was continuously operated at constant temperature and fed with textile wastewater (pH 7 and total chemical oxygen demand (COD) 1 700 mg/ℓ).This report is focused on the decolourisation treatment of effluent by a bacterial consortium (Sphingomonas paucimobilis, Bacillus sp. and filamentous bacteria). The influence of the different mixtures of 3 strains on the decolourisation of effluent (cell density fixed at OD600 = 1) was studied using an equilateral triangle diagram and mixture experimental design to assess colour and COD removal during species evolution. With the aid of analysis software (Minitab 14.0), the formulation of pure culture was optimised for several responses and the best formulation obtained. The results suggested that the highest predictable specific decolourisation rate and chemical oxygen demand (COD) were 86.72% and 75.06%, respectively. Regression coefficients between the variables and the responses of decolourisation and COD removal were, respectively, R2 = 72.48% and 54.28%, which indicated excellent evaluation of experimental data by the polynomial regression model. UV-visible analysis confirmed biodegradation of effluent.Keywords: textile wastewater, bacterial decolourisation, response surface, mixture design, SB

REACTIVITE DE LA TYROSINE AU COURS DE LA CHLORATION ET DE LA FLOCULATION PAR LA COMBINAISON SULFATE /CHARBON ACTIF EN POUDRE

Le but de notre travail est d’étudier dans un premier temps la réactivité de la tyrosine vis-à-vis du chlore en eau distillée en utilisant l’hypochlorite du sodium tout en examinant l’influence de la dose du chlore, la teneur initiale en tyrosine, la cinétique de la réaction ainsi que le pH. Dans un second temps, il s’agit d’étudier l’élimination de la tyrosine par combinaison sulfate d’aluminium/charbon actif en poudre en eau distillée. Les résultats obtenus ont montré que la tyrosine, qui est un acide aminé aromatique, présente une forte demande en chlore et que cette demande augmente avec l’accroissement de la teneur initiale en tyrosine testée. Il est apparu également que la consommation en chlore de la tyrosine est favorisée à pH alcalin. Le temps de contact semble avoir une influence sur la demande en chlore de la tyrosine. Par ailleurs, l’utilisation du charbon actif en poudre comme adjuvant avec le sulfate d’aluminium semble très efficace pour l’élimination de la tyrosine en eau distillée contrairement à l’emploi du coagulant seul The objective of this study is first to follow the chlorination of amino acids like tyrosin in synthetic solutions in distilled water and to examine the effect of many parameters like chlorine dose, tyrosin initial concentration, reaction kinetic and pH. At a second time, we are going to study the elimination of the tyrosin by means of a combination of aluminium sulphate/powdered activated carbon in distilled water. The results show that tyrosine consumes a lot of chlorine, especially when pH is basic. Tyrosin initial concentration has an effect in the chlorination of tyrosine in distilled water. However, the use of powdered activated carbon as an additive with aluminium sulphate seems very effective to eliminate the tyrosin in distilled water, unlike the use of coagulant alone

ACTION OXYDATIVE DU PERMANGANATE DE POTASSIUM SUR LA MATIERE ORGANIQUE DES EAUX NATURELLES OXIDATIVE ACTION OF POTASSIUM PERMANGANATE ON ORGANIC MATTER OF NATURAL WATER

L’objectif de notre étude est d’examiner l’action du permanganate de potassium sur la matière organique susceptible de setrouver dans les eaux de surface.Les essais d’oxydation par le KMnO4, seul puis couplé au chlore sont réalisés sur des solutions aqueuses synthétiques decomposés organiques (phénol, résorcinol, substances humiques).Les résultats obtenus ont montré que l’action oxydative du KMnO4 se caractérisait par des potentiels de consommation enKMnO4 élevés, quelque soit la structure du composé organique. Ces consommations sont apparues comme dépendantes dutaux d’oxydant, du temps de contact, du pH et de la minéralisation du milieu. L’oxydation par le KMnO4 est favorisée pour lesforts taux d’oxydant, un pH basique et un temps assez long.Le pH pourrait fortement conditionner les mécanismes d’oxydation, en fonction de la nature du couple redox en présence et dela structure plus ou moins dissociée du composé organique. La minéralisation du milieu de dilution des composés organiques aconduit à une consommation accrue en oxydant et à une accélération des cinétiques de réaction.L’effet d’un couplage pré-oxydation au KMnO4 / chloration sur les composés organiques s’est traduit par des consommationsen chlore plus faibles, notamment à pH voisin de la neutralité. The aim of our study is to examine effect of potassium permanganate on the organic matter in surface waters. Two oxidationexperiments steps were conducted in aqueous synthetic solutions of organic compounds (phenol, resorcinol, humicsubstances). KMnO4 was used alone in the first step, while the combination " KMnO4 – Chlorine " was used in the second step.The obtained results have shown that oxidative effect of KMnO4 is characterised by high consumption potentials whatever thetested organic compound structure. Consumption seems dependent on the following parameters namely, the oxidant ratio, thecontact time, pH and the media mineralisation. Oxidation by KMnO4 is improved by a high oxidant ratio, an alcaline pH and asignificant contact time. Mechanisms of the oxidation could be strongly conditioned by pH, depending on the nature of redoxcouple and on the degree of the organic compound structure dissociation. The mineralisation of dilution media for organiccompounds led to an acceleration of the kinetic reactions. Effect of the coupled treatment "Pre-oxidation byKMnO4/Chlorination" on organic compounds was found to reduce chlorine consumption, particularly when pH is nearby theneutrality value

LA METHODE DU MODELERUGUEUX (MMR) APPLICATION AU CALCUL DE LA PROFONDEUR NORMALE DANS UNE CONDUITE CIRCULAIRE

A new method is presented to compute the normal depth in circular conduit. This is the rough model method (RMM). It states that the linear dimension of a con duit or channel is equal to the linear dimension of a referential rough model corrected by the effect of a non-dimensional correction factor. The method is based on the Colebrook-White and Darcy-Weisbach relationships, applicable to the entire domain of turbulent flow. From the relationship governing the flow in the rough model, the normal depth in a circular conduit is explicitly deduced Une nouvelle méthode est présentée pour calculer la profondeur normale dans une conduite circulaire.C'est la méthode du modèle rugueux (MMR). Elle énonce que la dimension linéaire d'une conduite ou d’un canal est égale àla dimension linéaire d'un modèle rugueux de référence corrigée par l'effet d'un facteur de correction adimensionnel. La méthode est basée sur les relations de Colebrook-White et de Darcy-Weisbach, applicables à l'ensemble du domaine de l'écoulement turbulent. De la relation qui régit l’écoulement dans le modèle rugueux, la profondeur normale dans une conduite circulaire est explicitement déduite

Laboratoire de recherche en hydraulique souterraine et de surface (LARHYSS), Université de Biskra.

RESUMEL’objectif de cette étude est de comparer l’efficacité de la coagulation-floculation en présence d’une étapepréalable d’oxydation au permanganate de potassium à celle en absence de toute oxydation, dans des milieux deminéralisation variable et pour des paramètres réactionnels contrôlés (doses de réactifs, pH, temps decontact,…).La préoxydation au KMnO4 des solutions synthétiques de substances humiques induit une diminution desrendements de leur floculation. La variation de la minéralisation des milieux de dilution influe légèrement sur lesrendements d’élimination. Le remplacement du chlore par le permanganate de potassium en préoxydation induitune nette diminution des consommations en chlore finales.Les résultats de l’application du procédé combiné préoxydation au KMnO4-floculation à une eau de surface sonten accord avec ceux obtenus dans le cas des solutions synthétiques des substances humiques.   The aim of this present research is to study the impact of an oxidative treatment on the removal of humicsubstances by flocculation. Preoxydation by permanganate of potassium is implied to synthetic solutions ofhumic substances. It leads to a reduction of efficiency of the flocculation. The occurrence of inorganiccompounds in waters slightly improved the efficiency of coagulation-flocculation by alum. The substitution ofchlorine by the permanganate of potassium in preoxydation leads to a clear decrease of final chlorineconsumption. Similar results are obtained when we carried out experiments of combination preoxydation withpermanganate of potassium-flocculation on Algerian surface water

ELIMINATION DU CUIVRE PAR DES PROCEDES DE PRECIPITATION CHIMIQUE ET D'ADSORPTION COPPER REMOVAL BY PROCESSES OF CHEMICAL PRECIPITATION AND ADSORPTION

L'objectif de cette étude est de présenter les résultats d'essaisd'élimination du cuivre par des procédés de précipitation chimique à la chaux et d'adsorption sur des argiles bentonitiques. Pour des doses croissantes de chaux, les rendements d'élimination du cuivre sont excellents du fait de la précipitation de l'hydroxyde de cuivre. Les essais d'adsorption ont montré que la bentonite de Maghnia était plus performante que celle de Mostaghanem. La fixation du cuivre sur l'argile est rapide et est améliorée avec l'augmentation des doses de bentonite, du pH et de la teneur initiale en cuivre. Plusieurs mécanismes de rétention du cuivre sur l'argilepourraient être compétitifs (échange d'ions, complexation ou précipitation). The purpose of this study is to present tests results of copper removal by processes of lime chemical precipitation and adsorption on bentonitic clays. For increasing lime amounts, copper removal efficiencies seemexcellent because of the precipitation of copper hydroxide. Adsorption tests showed that the bentonite of Maghnia was more powerful than that of Mostaghanem. Copper fixing on clay is fast and is improved with the increase of the amounts of bentonites, pH and the initial content of copper. Several retention mechanisms could be competitive (ion exchange, complexation or precipitation)

APPORT DE L’ANALYSE PIEZOMETRIQUE DANS L’ETUDE DES FUITES DU BARRAGE VOUTE A ASSISES CALCAIRES DE FOUM EL GHERZA, BISKRA, ALGERIE

Le barrage voûte de Foum El Gherza (Algérie) a été construit dans les années 50 dans une région calcaire caractérisée par un climat aride à semi aride. Une étude dans les années 60 a estimé les pertes par fuites entre 2 Millions et 10 Millions de m3 et a mis en évidence une loi puissance entre la côte d'eau par les débits des fuites. En moyenne l’infiltration est de 5 Millions de m3, ce qui est énorme si l’on considère que le barrage n’apporte qu’une ressource en eau de l’ordre de 13 Millions de m3 par an. Les sondages de reconnaissances, par l’observation des carottes et la mesure des pertes d’eau en cours de forage, ont confirmé que l’assise calcaire du Maestrichtien était fissurée sur toute son épaisseur (100m). Cet état de fait à nécessité la réalisation d’un écran d’étanchéité jusqu’au substratum marneux et décomposé en un voile sous le barrage et la culée, un voile au large rive gauche et un voile au large rive droite. Un dispositif de piézomètres (Amont - Sur voile - Aval) et de points de jaugeage des fuites a été mis en place dans le but de contrôler les circulations et l’état du rideau d’étanchéité. Le présent travail repose sur l’analyse de la variation des niveaux piézométriques et des débits de fuite en fonction de la côte du lac comme éléments d’auscultation et de surveillance du barrage. En effet, l’étude a permis de mettre en évidence l’existence de directions privilégiées de circulation des eaux au sein du massif calcaire avec une variation spatiale du degré de fissuration. L’augmentation spatio-temporelle des débits de fuite depuis la réalisation du barrage démontre que le voile d’étanchéité ne joue plus son rôle. Néanmoins, la circulation d’eau dans les calcaires ne risque pas de compromettre la stabilité de l’ouvrage, mais risque de rendre illusoire l’étanchéité de la retenu

INFLUENCE DU TEMPS ET DU TAUX D’ACTIVATION DE LA BENTONITE SUR L’ADSORPTION DE L’ANILINE

L’objectif de cette étude est de déterminer les conditions optimales d’activation de la bentonite de Mostaghanem, au cours del’élimination d’un composé organique test, l’aniline. Nous avons traité la bentonite à l'acide sulfurique pour différents temps ettaux d'activation. Afin d’observer les effets d’un tel traitement sur les capacités d’adsorption de la bentonite, nous avonsdéterminé les paramètres d’équilibre et étudié les cinétiques des réactions. Les résultats de ces essais sont systématiquementcomparés à ceux obtenus en présence d’une bentonite brute, non traitée. Les meilleurs résultats concernant l’élimination del’aniline ont été obtenus pour un rapport acide/bentonite égal à 0,20 et un temps d’activation de 30 minutes

EFFET DE LA MINERALISATION DES EAUX NATURELLES SUR L’ELIMINATION DE COMPOSES ORGANIQUES AROMATIQUES PAR COAGULATION-FLOCULATION THE EFFECT OF NATURAL WATER MINERALIZATION ON AROMATIC ORGANICS REMOVAL BY COAGULATION-FLOCCULATION

The purpose of this study is to observe the influence of the water mineralization on the removal by coagulation-flocculation of two different organic compounds, the humic substances and aniline. The experimental results showed that the process of flocculation is more effective towards the humic substances. The salt addition slightly improves aniline removal, contrary to the humic substances for which a clear improvement of efficiencies is observed. Compared with the tests in distilled water, the increase of concentration of inorganic salts in natural waters and in particular that of calcium or magnesium, clearly improved the removal of the humic substances. However, the efficiency of aniline flocculation seemed little affected.  Le présent travail a pour but d’étudier l’influence de la minéralisation d’une eau sur la coagulation-floculation par le sulfate d’aluminium de deux composés organiques différents, les substances humiques (SH) et l’aniline. Les résultats obtenus ont ainsi montré que le procédé de floculation est plus efficace vis-à-vis de l’abattement de composés de fortes masses moléculaires (SH). L’ajout de sels minéraux n’améliore que très légèrement l’abattement de l’aniline, contrairement aux (SH) pour lesquelles une nette amélioration des rendements est observée. Au cours de la dilution de ces composés organiques dans des eaux souterraines de minéralisations différentes, l’influence des éléments minéraux déjà observée en eau distillée a été confirmée. Les rendements d’élimination des SH se sont trouvés généralement fortement améliorés pour les eaux minéralisées. Par contre, l’efficacité de la floculation de l’aniline a semblé peu affectée et même amoindrie au fur et à mesure que la dureté des eaux augmentai