Evaluation of the effect of parameters affecting biological and physicochemical phosphate removal from wastewaters in a Multi-Soil-Layering system

Abstract

 L’évacuation des eaux usées est un problème qui s’aggrave dans certaines zones rurales marocaines. Des rejets de phosphore et d’azote élevés peuvent entraîner l’eutrophisation des eaux réceptrices. Le processus biologique est l’alternative la plus adaptée aux besoins de ces zones, comme le système des filtres imbriqués (FI). Le procédé d’épuration des eaux usées en milieu rural par FI, un système innovant utilisé pour la première fois au Maroc, a été étudié en modélisant les relations entre un ensemble de facteurs environnementaux et le phosphore total éliminé, sur la base de 153 échantillonnages. Trois modèles pilotes de FI,  construites dans trois boîtes en plastique de 36 cm x 30 cm × 65 cm , ont été alimentés en continu par des eaux usées domestiques, avec un taux de charge hydraulique (HLR) de 250, 500 et 1000 l / m2/ jour. Cette étude a pour but d’étudier et de quantifier l’effet des paramètres affectant l’élimination biologique et physico-chimique du phosphore des eaux usées dans ce système, à l’aide de réseaux neuronaux (NN) et d’analyses de régression multiple (ARM). Les résultats montrent l’influence de la charge hydraulique (HLR), du potentiel hydrogène (pH), de la charge de phosphore (PL), du nitrite (NO2--N), de l’oxygène dissous (OD), de la demande biochimique d’oxygène (DBO5) et du nitrate (NO3--N) dans l’élimination du phosphore avec une contribution de 36, 16, 15, 12, 9, 7 et 6 % respectivement. Mots clés: Analyse de régression multiple, filtres imbriqués, les réseaux de neurones, Phosphore.Wastewater disposal is a serious problem in Moroccan rural area. Discharged with high levels of phosphorus and nitrogen can result in eutrophication of receiving waters. Biological processes are the most adapted alternative to the needs of these areas, such as the Multi-Soil-Layering (MSL) system. The process of rural wastewater treatment by MSL, which is an innovative system used for the first time in Morocco, was studied by modelling the relationships between a set of environmental factors and total phosphorus removed, based upon 153 sampling. Three MSL pilot plants, constructed in three 36 cm × 30 cm × 65 cm plastic boxes, were continuously fed with domestic wastewater, with different hydraulic loading rate (HLR) of 250, 500 and 1000 l/m2/day. This study was to investigate and quantify the effect of parameters affecting biological and physico-chemical phosphate removal from wastewaters in this system, using neural networks (NNs) and multiple regression analysis (MRA). The results show the influence of the hydraulic loading rate (HLR), Hydrogen potential (pH), phosphorus load (PL), nitrite (NO2--N), Dissolved Oxygen (DO), Biochemical Oxygen Demand (BOD5), and the Nitrate-nitrogen (NO3–-N) in the phosphorus removal with a contribution of 36, 16, 15, 12, 9, 7 and 6 % respectively. Keywords: Multiple regression analysis, multi-soil-layering, neural networks, phosphorus removal