Suspended solids settling and half removal time in stabilization ponds (Tunisia)

Settling is one of the processes occurring in waste stabilization ponds (WSP). Part of suspended solids (SS) is removed by sedimentation but very often the efficiency of WSP is presented without making a difference between settling and biological processes. In this way the WSP is seen as a black box process. This work presents an experimental approach to the study of the removal of wastewater suspended solids in a test column in order to improve our knowledge of the settling process in ponds. These results show that the settling test in columns can be used to estimate the half removal time (t50) for the study of settling characteristics of suspended solids in wastewater stabilization ponds.The aim of this study was to determine the half removal time (t50) in anaerobic, facultative and maturation ponds, and in the influent to these ponds, at the experimental wastewater treatment plant of CERTE (Recycling and Treatment Center of Wastewater in Tunisia), by a column settling test. The experiments lasted between 15 and 120 min. The column was 2 m high with sampling systems at various depths: 40, 80, 120, 160 and 200 cm. Half-removal suspended solids time t50 was defined as the time at which 50% of SS was removed. Models derived from the scientific literature were used to interpret the experimental data. The experimental results demonstrated that higher suspended solids concentrations in the influent led to shorter t50 values and better settling.En lagunage le processus de décantation des matières en suspension constitue un des mécanismes du traitement. Une partie des matières en suspension (MES) est éliminée par sédimentation. Cependant, les rendements des installations sont souvent présentés sans faire la distinction entre la sédimentation et les processus biologiques. En ce sens la lagune est vue comme une boîte noire, et il paraît important de mieux chiffrer la contribution de la décantation sur le rendement global.Ce travail présente une approche expérimentale de l’étude de l’élimination des matières solides dans les eaux usées par le biais d’un test réalisé dans une colonne de décantation en vue de mieux comprendre et d’améliorer les processus de décantation dans les bassins. L’objectif de cette étude était de déterminer le temps de demi-décantation (t50) au moyen d’essais de décantation en colonne sur des échantillons prélevés dans les lagunes anaérobies, facultatives, de maturation ainsi que dans l’influent de la station expérimentale des eaux usées domestiques du CERTE en Tunisie. Ces essais ont permis de déterminer le t50, qui représente le temps de décantation au bout duquel nous observons 50 % d’élimination des matières en suspension. La colonne utilisée a 2 m de hauteur et est munie d’un système d’échantillonnage à différentes profondeurs : 40, 80, 120, 160 et 200 cm. Les temps de prélèvement sont de 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105 et 120 min. Des modèles décrits dans la littérature scientifique ont été utilisés pour l’interprétation de nos résultats.Nous constatons que dans cette station les concentrations de MES ne changent pas énormément d’un bassin à l’autre et malheureusement ne couvrent pas la gamme des matières en suspension (MES) dans ce type de bassin. Ce sont des eaux plus riches en matières colloïdales qu’en matières solides. Les temps correspondant à 50 % d’élimination calculés selon la méthode de KRISHNAN sont proches de ceux déterminés graphiquement selon la méthode de TAY. Cela suppose que 50 % d’élimination des MES peuvent être obtenus dans la colonne entre 71 et 135 min pour les eaux issues des différents bassins, avec à peu près la même composition d’eau usée. La plus faible valeur de t50 (14 min) est obtenue dans le cas du mélange « surnageant plus sédiment » de la lagune anaérobie avec une concentration élevée en MES.Ainsi, les résultats expérimentaux obtenus montrent que t50 sera d’autant plus petit que la concentration des matières en suspension dans l’influent est élevée, ce qui induit une meilleure décantation. Ces résultats illustrent bien le fait que les essais de décantation en colonne peuvent être utilisés pour estimer le t50 en ce qui concerne l’étude des caractéristiques des suspensions solides dans les systèmes d’épuration des eaux usées. Les étapes suivantes devront porter sur le passage des résultats en colonne aux valeurs utilisables en vraie grandeur

MODELLING OF BACTERIAL SULPHATE REDUCTION IN ANAEROBIC PONDS : KINETIC INVESTIGATIONS

peer reviewedaudience: researcher, professional, student, popularization, otherThe aim of the study was first to develop a simple and practical model of anaerobic digestion including sulphate-reduction in anaerobic ponds. The basic microbiology of our model consists of three steps, namely, acidogenesis, methanogenesis, and sulphate reduction. This model includes multiple reaction stoichiometry and substrate utilization kinetics. The second aim was to determine some kinetic parameters associated with this model. The values of these parameters for sulfidogenic bacteria are used in the anaerobic pond model to describe the sulphate reduction processes and to evaluate the risk of odour generation

Traitement des eaux usées domestiques par un chenal algal à haut rendement (CAHR) agité par air lift sous climat semi-aride

De nombreux travaux de recherche ont montré l’efficacité des systèmes de traitement extensifs tels que le lagunage naturel et leur adaptabilité aux conditions climatiques et socio-économiques pour des pays comme le Maroc. Le lagunage à haut rendement est une variante de lagunage naturel qui a pu démontrer ses meilleurs performances épuratoires et son efficacité.Le but de la présente étude est : i) de déterminer les différents paramètres hydrauliques d’un chenal algal pilote fonctionnant avec un air lift; ii) d’étudier son fonctionnement et d’évaluer ses performances épuratoires (physicochimiques et bactériologiques), sous les conditions climatiques semi-arides de la ville de Marrakech. Il faut signaler que ce système d’agitation par air lift sera testé pour la première fois au Maroc.L’étude hydrodynamique a pu démontrer que les vitesses d’écoulement calculées pour le pilote fonctionnant avec un air lift rentrent dans la gamme des vitesses d’écoulement recommandées pour ce genre de système et avec d’autres systèmes d’agitation comme la roue à aubes qui est la plus souvent utilisée dans ce genre d’installation. Également, la capacité d’oxygénation du chenal est plus importante.L’étude physicochimique a porté sur le suivi des paramètres de charge organique (DCO et DBO5) et de nutriments (azote et phosphore), tout en utilisant des méthodes d’analyse standards. En matière de DBO5, la filière élimine environ 44 %, alors que les teneurs en DCO brute de l’effluent traité restent élevées. Dans ce genre de système (CAHR), on assiste à une transformation de la matière organique entrante sous forme de biomasse algale, ce qui explique les faibles performances du chenal en matière de DCO brute. Contrairement à la charge organique, le chenal a montré une efficacité remarquable dans l’élimination des nutriments (77 % pour PO4 et 90 % pour NH4).Arid and semi-arid climate areas such as Morocco are affected by water shortages, especially shortages in the water intended for irrigation. In this particular climatic context, the reuse of treated wastewater may partly contribute to solving this problem. Currently, a number of studies have shown the effectiveness of extensive treatment systems and their adaptability to Moroccan socio-economic conditions. The high rate algal pond (HRAP) is an efficient alternative to natural lagoons. The objective of this study was (i) to determine the various hydraulic parameters of a HRAP equipped with an air-lift agitation system, and (ii) to study its operation and to evaluate its performance (physico-chemical and bacteriological) under the semi-arid climatic conditions of Marrakech. The hydrodynamic study showed that the flow rates calculated for the pilot HRAP equipped with the air-lift met the flow range rates recommended for this installation and those of other agitation systems often used, such as the paddlewheel. The physico-chemical study related to the monitoring of organic load parameters (Chemical Oxygen Demand, COD; Biochemical Oxygen Demand, BOD5) and nutrients (nitrogen and phosphorus), was done in accordance to standard methods. For BOD5, the system eliminated approximately 44%, whereas total COD remained high. In the HRAP system, the transformation of the incoming organic matter into algal biomass was expected, and explains the weak performances of the HRAP with respect to total COD. In contrast to the results for the organic load, the pond system showed a remarkable efficiency for the elimination of nutrients (77% for PO4 and 90% for NH4)

Évaluation des taux d’accumulation et de production de boue dans des bassins de stabilisation sous climat méditerranéen : étude de cas en Tunisie

Les taux d’accumulation, la distribution spatiale ainsi que les caractéristiques chimiques des sédiments ont été étudiés dans une installation de lagunage composée d’un bassin anaérobie, un bassin facultatif et deux bassins de maturation pour le traitement des eaux usées en Tunisie.Le taux d’accumulation ainsi que la distribution des boues au sein de chaque bassin ont été déterminés par mesure directe de l’épaisseur des sédiments correspondants sur 90 à 105 points (selon un maillage de 11 mètres). En tenant compte du volume total de boue déterminé sur les quatre bassins, le taux d’accumulation de sédiments est de 0,029 m3•EH‑1•an‑1 correspondant à un taux d’accumulation de 4,14 kg MS•EH‑1•an‑1. La distribution des boues est loin d’être homogène; les épaisseurs de sédiments les plus importantes sont enregistrées aux entrées et sorties des bassins. L’étude de la variabilité horizontale des caractéristiques des sédiments a été réalisée en considérant deux sites (entrée et sortie) du bassin facultatif (BI) au niveau desquels cinq réplicats de carottes ont été prélevés. Par contre, l’étude de la variation verticale a été réalisée sur des carottes de sédiments qui, après prélèvement, ont été sectionnées en tronçons. Des paramètres chimiques tels que : carbone total (CT), azote total (NT), phosphore total (PT), matières sèches (MS) et matières volatiles (MV) ont été mesurés sur ces échantillons. Les résultats obtenus ont montré que la teneur en matières sèches dans la couche la plus profonde est supérieure à celle dans la couche de surface. Par contre, les teneurs en CT, NT, PT, MV diminuent en fonction de la profondeur.This project studied a stabilization pond system in Tunisia composed of four ponds (one anaerobic, one facultative and two maturation) under a Mediterranean climate. The objectives of this work were to determine the sludge characteristics and to study sediment accumulation and spatial distribution in the various ponds. This work was carried out in a pilot-scale stabilization pond system treating domestic wastewater for 282 person-equivalents (PE). The anaerobic pond was 96 m3 in volume, 3.25 m in depth. The facultative and two maturation ponds were respectively 180, 164 and 147 m3 in volume with mean organic loading rates of 7.6, 4.1 and 3.3 kg BOD5•d‑1 respectively. The characteristics of the influent and effluent (including: suspended solids (SS); volatile suspended solids (VSS); chemical oxygen demand (COD) and biochemical oxygen demand (BOD)) were determined twice-monthly during two months of year 2005. A database of previous studies was used to determine the characteristics of the influent and effluent corresponding to the period 1998-2005.The sludge accumulation rates and distribution were determined by measuring the thickness of the sludge layer at 90 to 105 locations throughout each pond. Considering the total volume of sludge determined for the four ponds, the sediment accumulation rate was 0.029 m3 per person-equivalent per year, corresponding to an accumulation of 4.14 kg dry matter per person-equivalent per year. In the three ponds, the distribution of sludge is uneven, with greater accumulation near the inlet. To study the horizontal variation in the sludge characteristics, two samples with five replicates were collected in the inlet and in the outlet of the facultative pond, whereas, for the vertical variation, sludge cores were collected, then sectioned into slices. Several parameters such as total carbon (CT), total nitrogen (NT), total phosphorus (PT), dry matter (DM) and volatile matter (VM) were measured on these sub-samples. The results show that (DM) content in the deepest layer is higher than that near the surface, whereas CT, NT, PT, VM decrease with depth

Model of thermal exchanges and of airflow in a trickling filter

The temperature is one of the main parameters governing the biological reactions in a trickling filter. The present model proposes a set of equations applicable for the determination of a temperature profile, and therefore of an average temperature, inside the trickling filter, when the flowrate and the temperature at entry of the liquid, the ambient air conditions (temperature and humidity) and the thermal exchange coefficients of the tower are known. Moreover, the airflow induced by natural draft is also computed when the head loss coefficients in the media and at entry are known. Beside this formulation, the first results of modal fitting on pilot plants are discussed. With few further developments, the method could be useful for the optimization of the operating temperature in a trickling filter which guarantees a sufficient airflow rate in the tower.La température dans un lit bactérien a une influence prépondérante sur les réactions biologiques qui s'y déroulent. Le modèle développé ici présente une formulation qui permet de calculer un profil de température, et donc une température moyenne de l'eau à l'intérieur du lit bactérien, à partir des grandeurs suivantes : débit et température d'entrée du liquide, température et humidité de l'air extérieur et caractéristiques d'échange thermique de la tour. De plus, il permet d'appréhender la circulation de l'air induite par tirage naturel dans la tour, moyennant la connaissance des coefficients de pertes de charge associés au garnissage utilisé, ainsi qu'aux ouïes d'aération. En sus de la formulation du modèle, les tout premiers résultats d'ajustement du modèle obtenus sur installations pilotes sont présentés. Le développement de la méthode devrait permettre d'optimiser la température de fonctionnement du lit tout en garantissant une circulation suffisante de l'air dans l'appareil

Co-digestion anaérobie des boues de vidange des fosses septiques avec les déchets des marchés fermentescibles

L’assainissement des eaux usées domestiques dans les villes africaines en général et dans les villes burundaises en particulier, se fait presque exclusivement par les techniques d’assainissement individuel, notamment les fosses septiques (F.S). Par ailleurs, la gestion des boues de vidange des F.S, lorsqu’elles sont remplies constitue aussi un problème qui n’a pas encore trouvé une solution adéquate. Ces déchets sont généralement déversés sans aucun contrôle (lieux, manutentions), ce qui occasionne des risques sérieux pour la santé de la population (maladies d’origine hydrique, paludisme, etc.) et pour l’environnement (odeurs, pollution des nappes et eaux de surface, esthétique de la ville, etc.). Une optimisation de leur gestion s’avère donc plus que nécessaire. En plus de la problématique de gestion de ces derniers, les déchets de marché sont aussi produits quotidiennement en quantité importante et constituent aussi une problématique quant à leur gestion. La caractérisation la plus approfondie possible de ces déchets a constitué une étape clé de notre recherche quant à l’orientation sur l’étude de leur valorisation. Quelques ratios par rapport à certains paramètres de pollution (cas des boues de vidange), permettant de s’orienter à telle ou telle autre filière de leur valorisation ont été calculés sur base des valeurs expérimentales. Il s’agit de: MVS/MES, DBObrute ∞ /MVS, DCOs/MVS, DCOpart./DCObrute, DBO5 part./DBO5 brute, DCO brute/DBObrute ∞, DCO part./MES, DBO5 part/MES, DCOs/SO42- , N-NH4+/DCObrute, N-NH4+/DCOs, N-NH4+/NTotal.. Les valeurs liées à ces derniers sont repris sur le poster. Au regard des résultats sur la caractérisation, une hypothèse sur l’investigation par rapport à la modélisation de production de biogaz à partir des boues de vidange des F.S a été formulée et exécutée. Les résultats nous ont montré une faible production de biogaz d’environ 2,09 m3 biogaz/ m3 de boues de vidange F.S après 2 mois de digestion. Seuls 12,33% de DCO brute ont été éliminés et de cette DCO éliminée, 95% est transférée en CH4. Le taux de production de CH4 correspondait à 0,33 m3 CH4/ kg DCO éliminé. Le biogaz produit a montré une composition en CH4 de 71 % contre 29 % de CO2. La combinaison des résultats sur la caractérisation approfondie des boues de vidange et la modélisation de production de biogaz à partir de ces dernières nous prouvent que les boues de vidange des F.S sont presque stabilisées du point de vue valorisation énergétique. Par contre, elles contiennent beaucoup plus de biomasse (anaérobie) épuratrice que le substrat, ce qui nous a permis de formuler une autre hypothèse sur l’investigation par rapport à la co-digestion anaérobie de ces boues de vidange avec les déchets solides de marché fermentescibles. Que ce soit pour les boues de vidange des fosses septiques ou les déchets de marché fermentescibles, des échantillons représentatifs ont été utilisés. L'échantillonnage a été réalisé à Bujumbura (Burundi). Sachant que les boues de vidange constituent une bonne source de biomasse et que les déchets de marché fermentescibles constituent leur source de nourriture, un critère « rapport: MVS F.S /MOV déchets » qui n’est rien d’autre que le rapport biomasse-substrat a été fixé pour évaluer de manière quantitative l’intérêt de leur co-digestion. Cinq scénarii ont été formulés : MVS F.S /MOV déchets = 0,3; MVS F.S /MOV déchets = 0,5; MVS F.S /MOV déchets = 1 ; MVS F.S /MOV déchets = 1,5; MVS F.S /MOV déchets = 2. Le meilleur scénario (MVS F.S /MOV déchets = 0,3) a permis une amélioration de rendement de 737% de production de biogaz par rapport à la digestion des boues de vidange seules, soit 12,6 m3 biogaz/m3 de mélange gadoues-déchets après 38 jours de digestion. La température étant été fixé à 30°C. La composition du biogaz produit est de 65,6% CH4 de moyenne contre 34,4% de CO2 de moyenne. Le rapport MVS F.S /MOV déchets = 0,3 a été donc considéré optimal pour une bonne gestion de ces déchets de nature diverse. Il permet aussi d’apporter une valeur ajoutée quant à la solution au problème de crise énergétique qui est aussi de grande envergure au Burundi. En définitive, cette recherche démontre que les déchets (boues de vidange des F.S et déchets de marché fermentescibles) peuvent être considérés comme une ressource et non comme un problème. Leur co-traitement permettrait, tout en réduisant les nuisances associées à ces déchets, de produire une énergie valorisable et de fournir in fine un produit compostable de meilleure qualité. Mots clés: Fosses septiques; Boues de vidange; Caractérisation; Biomasse épuratrice; Potentiel méthanogène; Co-digestion anaérobie; Déchets solides organiques; Valorisation énergétique

Base de calcul pour le dimensionnement d'une tour de refroidissement à tirage naturel

peer reviewedLe but de cet article est de fournir de façon exhaustive l'ensemble des relations qui permettent le calcul des transferts thermiques dans une tour de refroidissemenmt à contrecourant et à tirage naturel. L'article se base sur les approches classiques décrites dans la littérature (Merkel, Chilton, Braun, ...), mais en uniformisant les symboles et les unités, de façon à fournir en un seul texte tous les éléments qui permettent de modéliser, pour des besoins de contrôle ou de dimensionnement, une tour de refroidissement et d'en estimer les performances.Quelques pratiques d'utilisation de ces relations sont étudiées, ainsi qu'une confrontation de différentes méthodes de résolution sur un même exemple

Vers une meilleur compréhension de l’assainissement non collectif en Afrique Subsaharienne intégrant les trois maillons de la chaine: Application à la ville de Bujumbura

Vers une meilleure compréhension de l’assainissement non collectif en Afrique subsaharienne intégrant les trois maillons de la chaine : Application à la ville de Bujumbura. Bigumandondera Patrice 1,2* ; Nsavyimana Gaston 1,3 ; NDikumana Théophile 3 & Vasel Jean Luc 1 (1) Université de Liège, Département des Sciences et Gestion de l’environnement (DSGE). Unité Assainissement et Environnement. 185 Avenue de Longwy, 6700Arlon, Belgique. (2) Université du Burundi, Institut de Pédagogie Appliquée, Département de Chimie, B.P.5223 Bujumbura- Burundi. (3) Université du Burundi, Faculté des Sciences, Département de Chimie, B.P.2700 Bujumbura- Burundi. *Adresse de correspondance : [email protected] Une étude par enquête intégrant l’assainissement non collectif (ANC) dans toutes ses composantes (c'est-à-dire trois maillons de la filière: amont, intermédiaire et aval) a été menée en ville de Bujumbura capitale du Burundi. L’enquête a concerné quatre des huit communes utilisant l’ANC (Kinindo, Musaga, Cibitoke et Kinama). Les critères d’échantillonnage ont été le standing de l’habitat ainsi que la distance entre la commune en question et le site de dépotage des boues de vidange. Au total, 585 ménages ont été enquêtés. Les informations recueillies ont été encodées et stockées dans une base de données Access afin de faciliter l’exploitation. L’analyse des données d’enquête a été faite par un logiciel Statistica et la méthodologie consistant à définir une variable d’’intérêt en l’occurrence l’ouvrage d’ANC a été adopté pour traiter et interpréter nos données d’enquête. Les résultats issus des enquêtes montrent dans Kinama et Cibitoke une prédominance de la latrine traditionnelle (LT) comme ouvrage d’ANC tandis que la fosse septique (FS) prédomine dans Musaga et Kinindo. L’analyse factorielle de correspondance appliquée à nos données montre que d’un côté, les ménages qui utilisent la FS possèdent l’eau de la Regideso à la parcelle, l’habitat est majoritairement de haut standing ou de moyen standing et la vidange des boues se fait par camion spécialisé avec dépotage en station d’épuration et de l’autre côté, ceux qui utilisent la LT s’approvisionnent en eau par fontaine publique d’une façon générale, l’habitat est majoritairement de bas standing et quand la latrine est pleine, ils réalisent une autre fosse ou vidangent les boues manuellement avec dépotage clandestin. La gestion des eaux usées domestiques (eaux grises) au niveau des ménages est presque identique pour tous les ouvrages et consiste indistinctivement en un déversement dans les caniveaux sans aucun traitement préalable. Mots clés : Assainissement non collectif, maillons de la chaîne, variable d’intérêt, base de données Access, analyse factorielle des correspondances, ouvrages d’assainissement non collectif, enquête, ville de Bujumbura