Revue des sciences de l’eau
Journal of Water Science
Volume 24, Number 4, 2011
Table of contents (7 articles)
-
Suivi et optimisation d’une station de décontamination des eaux usées de la filière traitement de surface : abattement chimique et impact écotoxicologique
Jérémie Charles, Grégorio Crini, Bertrand Sancey, Giuseppe Trunfio, Pierre-Marie Badot, Nadia Morin-Crini, Jean-François Minary, Sophie Gavoille, Céline Lagarrigue, Giangiacomo Torri, Elena Vismara and Peter Winterton
pp. 329–341
AbstractFR:
Les traitements de surfaces (TS) utilisent des volumes importants d’eau et de produits chimiques dans leurs procédés de fabrication. Bien que des efforts considérables en matière d’amélioration des procédés aient été réalisés depuis 20 ans, la filière TS est encore considérée comme l’une des plus polluantes en matière de rejets. Le principal problème environnemental auquel est confrontée la filière est celui de la forte charge polluante des eaux issues de leurs procédés. Ces eaux usées sont complexes et difficiles à traiter car elles contiennent des polluants de nature et de concentration variables, et de plus susceptibles d’interactions. La législation étant de plus en plus exigeante dans de nombreux pays, les industriels tendent à réduire les impacts environnementaux. La technique de décontamination qui fait référence dans le secteur TS est la physico-chimie, qui consiste à insolubiliser les polluants par ajout de substances chimiques, et à séparer les deux phases eau-boue par un procédé physique. Dans ce contexte, nous avons analysé et optimisé pendant 24 mois le fonctionnement d’une station de traitement. Cet article présente les abattements chimiques obtenus suite aux différentes solutions d’optimisation validées en laboratoire puis transposées sur site industriel. L’optimisation de la station a permis de diminuer respectivement la charge organique, les nitrites et le zinc de 60 à 80 %, de 70 à 90 %, et de 70 à 95 %. Afin d’évaluer l’intérêt de chaque proposition d’optimisation, des tests écotoxicologiques normalisés de germination de graines de laitues ont été réalisés sur les effluents. La diminution des concentrations en polluants dans les eaux correspond à une diminution de l’impact du rejet sur la germination des graines. Des tests de croissance des plantes ont également confirmé le gain environnemental obtenu. Les tests biologiques proposés sont de bons indicateurs des concentrations en contaminants présents dans les eaux. Ces tests simples, peu onéreux et fiables peuvent être utilisés en routine pour évaluer les impacts d’un rejet.
EN:
The surface treatment (ST) industry is currently undergoing major upheavals, particularly concerning environmental aspects, due to increasingly stringent standards. ST uses large volumes of water and chemicals in its manufacturing processes and its wastewater is acknowledged as being among the most polluting. Although considerable efforts have been made by the industry over the last 20 years, the problem of water pollution remains a significant concern. The main environmental problem facing ST plants is the high pollution load of the effluent they generate. The wastewater is complex and difficult to process as it contains a range of pollutants, some of which can react with each other. However, the tighter legislation in many countries means that the ST industry has reduced its environmental impact. The way decontamination is generally approached by ST plants involves physicochemical treatment to make the contaminants insoluble by adding chemicals then separating the two phases, water and sludge, by physical means. It is in this context that, over a period of 24 months of operation, we analyzed and optimized a physicochemical unit for the treatment of ST industrial wastewater. This article presents the abatements obtained in the levels of pollution after the various chemical optimizations validated in the laboratory and then transposed to the industrial site. The optimization of the station reduced the organic load, nitrite and zinc by about 70%, 85%, and 80%, respectively. To evaluate the utility of each optimization proposal, standard bioassays based on the germination of lettuce seeds were carried out on the influent and effluent of the treatment plant. Decreasing concentrations of pollutants in the effluent led to a reduction of its impact on seed germination. Bioassays based on plant growth also confirmed the environmental benefits obtained after optimization of the station. The biological tests proposed are thus good indicators of the contaminant concentrations present in wastewater pre- or post-treatment. These simple and inexpensive tests are reliable and can be used routinely to assess the impact of effluent.
-
Persistance des entérovirus dans les eaux usées à Yopougon, Côte d'Ivoire
Julien Momou Kouassi, Chantal Akoua-Koffl, Karim Sory Traore, Valéry Adjogoua Edgard, Leontine Tieoulou, Géraud Boni Juste, Paul Koffi Signo, Sosthène Akre Djako, Françoise Guidy, Fanta Traore, Pascal Valentin Houenou and Mireille Dosso
pp. 343–353
AbstractFR:
Plusieurs facteurs environnementaux contribuent au maintien de l’infectivité des entérovirus hors de l’organisme dans divers milieux hydriques pendant parfois de longues périodes. Cette étude effectuée in situ avait pour but : (i) d’isoler les entérovirus des eaux usées urbaines et lagunaires sur quatre lignées cellulaires, (ii) de suivre la distribution et la persistance de ces virus sous l’influence des facteurs environnementaux abiotiques. Les échantillons d'eaux usées ont été collectés à neuf points de prélèvement le long d'un canal dont l'écoulement débouche sur une lagune tropicale à Yopougon. Les entérovirus ont été concentrés par l’utilisation de DextranT40 et du Polyéthylène glycol 6000 selon des recommandations de l'OMS. Les mesures du pH, de la température, de la conductivité et de la salinité ont été effectuées sur site. La détermination des sulfates (SO42-) a été réalisée conformément à la HACH METHOD 8051.
Parmi les échantillons d'eaux usées brutes (n = 45) et lagunaire (n = 21), 68,9 % et 52,4 % respectivement se sont révélés positifs à l'isolement viral. La présence des entérovirus a été confirmée par RT-PCR dans 57,8 % et 42,8 % des échantillons d'eaux usées brutes et lagunaires. Nous avons observé pour des pluviométries de 0,4 mm et de 252,9 mm que des échantillons étaient positifs respectivement dans 44,4 % et 60,9 % des cas. Par ailleurs, les entérovirus infectieux ont été détectés en milieu lagunaire pour une gamme de températures oscillant de 26 oC à 30 oC. Ces valeurs se situent au-dessus du seuil de 22 oC où leur survie serait affectée dans les estuaires.
Cette étude semble démontrer que la valeur maximale du pH (pH Max = 9,57) et de la salinité (salinité Max = 10,7) couplée à d'autres facteurs environnementaux ne favoriserait pas la persistance des entérovirus.
Les interactions entre ces eaux et les populations le long du canal et en aval exposent celles-ci à des risques sanitaires multiples.
EN:
Several environmental factors contribute to maintain infectivity of enteroviruses out of body in various hydrological media, sometimes for long periods. This in situ study aimed (i) to isolate these viruses from wastewater and a lagoon, in four cell lines, and (ii) to follow the distribution and persistence of these viruses under the influence of abiotic environmental factors. The wastewater samples were collected at nine sampling points along the channel, which flows into a tropical lagoon in Yopougon. Enteroviruses were concentrated by using Dextran T40 and polyethylen glycol 6000, according to WHO recommendations. Measurements of pH, temperature, conductivity and salinity were carried out on site. The determination of sulphates (SO42-) was performed by HACH method 8051. Among the samples of raw wastewater (n = 45) and lagoon water (n = 21), 68.9% and 52.4%, respectively, were positive for viral isolation. The presence of enteroviruses was confirmed by RT-PCR in 57.8% and 42.8% of samples of raw wastewater and lagoon water. We observed that for rainfall of 0.4 mm and 252.9 mm, the number of positive samples collected was respectively 44.4% and 60.9%. Moreover, infectious enteroviruses were detected in the lagoon environment for temperatures ranging from 26oC to 30oC, above the threshold of 22oC where survival would be affected in estuaries. This study seems to demonstrate that the maximum value of pH (pH Max = 9.57) and salinity (salinity Max = 10.7) coupled with other environmental factors do not allow the persistence of enteroviruses.
-
Contribution à l’évaluation des traces de microcystine dissoute et intracellulaire dans les eaux marocaines brutes et traitées
Naima Khlil, Fatiha Zidane, Abderrahim Naamane, Mohamed Loutfi and Mohamed Blaghen
pp. 355–368
AbstractFR:
L’approvisionnement en eau potable de la ville de Casablanca, capitale économique et industrielle du Maroc, est assuré en grande partie par les eaux du réservoir de stockage Tit Mellil alimenté par les eaux traitées provenant de la retenue de barrage Sidi Mohammed Ben Abdellah (SMBA). Or, les eaux brutes du barrage sont souvent affectées par le phénomène d’eutrophisation qui se manifeste par la prolifération des cyanobactéries qui exercent un impact négatif sur la filière de production d’eau potable. En effet, les analyses physico-chimiques, effectuées sur les eaux brutes et traitées, ont permis de faire un diagnostic. Ce dernier a montré que les caractéristiques des eaux brutes favorisent la prolifération de cyanobactéries. Plusieurs genres toxiques ont été identifiés avec Microcystis et Oscillatoria qui sont producteurs de microcystines. L’évaluation des microcystines dans les eaux brutes et traitées a été réalisée par le test colorimétrique d’inhibition de la protéine phosphatase type 2A (PP2A), sur des extraits préconcentrés des fractions dissoutes et des fractions cellulaires avec un seuil de détection de 1 ng•L-1. Les résultats montrent que les microcystines sont présentes dans tous les échantillons d’eaux traitées, prélevés à l’entrée du réservoir de stockage, pendant la période été-automne de 2006 à 2008. Leurs taux en microcystines dissoutes n’excèdent pas 0,075 µg équivalents MC-LR•L-1. Ces valeurs, bien que positives, sont très inférieures au seuil recommandé par l’Organisation Mondiale de Santé, qui est de 1 µg équivalent MC-LR•L-1 d’eau et sont nettement inférieures à celles des eaux brutes, pour la même période, dont les valeurs ont atteint 1,1 µg équivalent MC-LR•L-1 en octobre 2006. Par ailleurs, une évaluation des concentrations en MC dissoute, à la sortie du réservoir de stockage d’eau potable vers le consommateur, a révélé une nette diminution des teneurs, liée probablement aux effets de la chloration appliquée à ces eaux.
EN:
The supply of Casablanca city with drinking water is insured mainly by waters from the storage reservoir Tit Mellil, which is fed by the treated waters coming from the Sidi Mohamed Ben Abdellah dam. These waters are often affected by eutrophisation, with the attendant proliferation of cyanobacteria, which exercise a negative impact of the production of drinking water. In fact, the physico-chemical analyses carried out on both raw and treated waters have allowed us to make a diagnosis. This diagnosis reveals that the characteristics of the raw waters favour the proliferation of cyanobacteria. Many types of the cyanobacteria are identified, including Microcystis and Oscillatoria, which are considered to be the most toxic as well as the producers of microcystins (MC). We used a colorimetric protein phosphatase inhibition assay for an evaluation of dissolved and intracellular microcystin levels in raw and treated water with a detection limit of 1 ng•L-1. Tests done on treated water at the entrance of the storage reservoir reveal that dissolved MC are present in all the samples taken during the summer-autumn periods from 2006 to 2008. Their rates do not exceed 0.075 µg equivalent to MC-LR•L-1. Though these values are positive, they are below the threshold recommended by the World Health Organisation, which is 1 µg equivalent to MC-LR•L-1 of water. The amounts of microcystins in the treated waters are clearly less than those in the raw waters for the same periods. These values reached a maximum of 1.1 µg equivalent to MC-LR•L-1 in October 2006. On the other hand, an evaluation of the amounts of dissolved microcystins at the exit of the treated water from the storage reservoir revealed a clear decrease of microcystins concentration; this is probably due to the effects of the chlorination that had been applied to these waters.
-
Investigation du lessivage des stocks de boues d’épuration de Nador : Étude sur terrain et apport de l’expérimentation
Zahra Zerrouqi, Mohammed Sbaa, Abdelhafid Chafi and Driss Elhafid
pp. 371–381
AbstractFR:
La station d’épuration par boues activées de Nador génère de grandes quantités de boues qui posent un sérieux problème environnemental. Ces boues sont stockées à côté de la lagune de Nador, sans aucune mesure assurant leur innocuité à l’environnement. Pendant la période pluvieuse, les eaux de pluies s’infiltrent à l’intérieur des déchets en se chargeant de leurs composés minéraux et organiques générant ainsi un lixiviat. Notre étude vise à caractériser le lixiviat des stocks de boues et à approcher expérimentalement via un test de percolation le risque du transfert possible des contaminants issus de ces stocks vers les ressources d’eau. Les analyses physico-chimiques des lixiviats des stocks de boue ont montré qu’ils sont riches en azote Kjeldhal (NTK max = 1 436 mg•L-1), en nitrates (NO3 max = 88,6 mg•L-1), en PT (PT max = 88,79 mg•L-1) et en PO4 (PO4 max = 20,87 mg•L-1). En outre, ces lixiviats présentent des teneurs assez élevées en SO4, Cl, Ca, Mg, Na et K. Ces lixiviats contiennent également des métaux lourds, principalement le Cu et le Zn. Le test de percolation réalisé a permis de mettre en évidence un lessivage important d’azote et de phosphore à partir des boues en comparaison avec le témoin (le sol). En effet, les quantités de NO3, NH4, NTK, PO4 et PT exportées par lessivage à travers les boues sont respectivement 8 fois, 21 fois, 35 fois, 3 fois et 18 fois plus élevées en comparaison avec les valeurs témoins. Par ailleurs, la charge lessivée des boues en métaux lourds (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) représente 0,07 % de la charge initiale, ce qui est approximativement le double de la charge lessivée à partir du sol.
EN:
The wastewater treatment plant (WTP) of Nador, using an activated sludge process, generates large quantities of sludge, which create a serious environmental problem. The sludge is stored near the Nador lagoon, without any measures to ensure protection of the environment. During the rainy period, the rain water seeps through the waste, extracting minerals and organic compounds and generating a leachate. Our study aimed to characterize the leachate from the stocked sludge and to explore experimentally, using a percolation test, the risk of contamination of water resources. The results of physico-chemical analysis showed that the leachate is rich in total Kjeldhal nitrogen (TKN max = 1,440 mg•L-1), nitrate (NO3 max = 88.6 mg•L-1), total phosphorus (TP max = 88.8 mg•L-1) and orthophosphate (PO4 max = 20.9 mg•L-1). In addition, the leachate has high contents of SO4, Cl, Ca, Mg, Na and K. The leachate also contains heavy metals, mainly Cu and Zn. The percolation test indicates important levels of nitrogen and phosphorus leached from the sludge in comparison to the soil control. Furthermore, the quantities of NO3, NH4, TKN, PO4 and TP exported by leaching through the sludge are respectively, 8 fold, 21 fold, 35 fold, 3 fold and 18 fold higher than those leaching through soil. In addition, the levels of heavy metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) leached from sludge (0.07% of the initial load) are 2 fold higher than the levels leached from soil.
-
Le réseau de distribution d’eau potable : un écosystème complexe lié à des enjeux de santé publique
Jean-Baptiste Poitelon, Michel Joyeux, Bénédicte Welté, Jean-Pierre Duguet and Michael Scott DuBow
pp. 383–418
AbstractFR:
L’émergence de pathogènes dans l’eau destinée à la consommation humaine représente une préoccupation majeure en matière de santé publique pour les industriels et les pouvoirs publics concernés. Parmi ces pathogènes, certains sont d’origine fécale (Cryptosporidium, Campylobacter ou bien les rotavirus), alors que d’autres vivent dans l’environnent naturel (Legionella, Pseudomonas, Aeromonas ou bien les mycobactéries). Dans l’optique de mettre en place une analyse des risques liés à la présence de ces pathogènes, il est important d’accroître nos connaissances sur l’écologie de ces microorganismes et de développer des outils d’analyse afin de réaliser une meilleure surveillance sanitaire. Par conséquent, l’écologie microbienne du réseau de distribution d’eau potable doit être étudiée en détail, particulièrement vis-à-vis des propriétés physiologiques et la diversité des espèces microbiennes présentes, afin de mieux comprendre les interactions entre les espèces communément rencontrées et celles pathogènes.
EN:
The emergence of pathogens in water intended for human consumption is a major concern in terms of the public health industry and the public authorities concerned. Among these pathogens, some are of faecal origin (Cryptosporidium, Campylobacter, or rotavirus), while others live in the natural environment (Legionella, Pseudomonas, Aeromonas or mycobacteria). In order to establish a risk analysis related to the presence of these pathogens, it is important to increase our knowledge on the ecology of these microorganisms and to develop analytical tools to achieve better health monitoring. Therefore, the microbial ecology of drinking water distribution networks must be studied in detail, especially with respect to the properties and physiological diversity of the microbial species present, in order to better understand the interactions between species commonly encountered and those that are pathogens.
-
Influence de la densité animale sur la concentration des coliformes fécaux dans les cours d’eau du Québec méridional, Canada
Michel Patoine
pp. 421–435
AbstractFR:
La contamination bactériologique des eaux de surface en milieu agricole préoccupe les intervenants des secteurs agricole et de la santé publique au Canada. Afin de connaître l’influence de l’agriculture sur cette contamination, un suivi des coliformes fécaux (CF) a été réalisé dans 16 cours d’eau au Québec méridional. Ces cours d’eau drainent des sous-bassins versants de 15 à 100 km2 qui comportent une large gamme de densité animale (10 à 520 unités animales•km-2) et supportent une agriculture surtout intensive. Le suivi des CF aux deux semaines pendant trois ans a montré que leur concentration dans les cours d’eau augmente avec la densité animale dans les sous-bassins versants. Des relations développées par régression permettent d’évaluer l’influence des élevages d’animaux et des humains sur les CF mesurés dans les cours d’eau de sous-bassins versants comparables. L’étude a aussi montré l’influence des sources de CF en amont immédiat des stations d’échantillonnage. Ces sources de contamination contribuent à augmenter les valeurs médianes de CF de 3 à 20 fois en saison estivale (mai à octobre) et jusqu’à plus de 100 fois en saison hivernale (novembre à avril). Les relations présentées constituent des outils d’aide à la gestion du risque de contamination bactériologique. Ces outils comportent toutefois plusieurs limites à l’heure actuelle. Ils pourraient être améliorés et complétés en prenant en compte d’autres paramètres.
EN:
Bacterial contamination of surface waters in agricultural territories is a concern for the agricultural and public health sectors in Canada. In order to assess the influence of agriculture on this type of contamination, fecal coliforms (FC) were analyzed in water samples collected in 16 watercourses located in the southern part of the province of Quebec. Their subwatersheds cover surface areas of 15 to 100 km2 and a large range of animal densities (10 to 520 animal units•km-2) and host a mainly intensive agriculture. Fecal coliform measurements obtained bi-weekly over three years show that concentrations in watercourses increase with animal density in the subwatersheds. Regression analyses have allowed the assessment of animal husbandry and human influence on FC counts in watercourses with comparable subwatersheds. The study also shows that FC point sources located immediately upstream from the sampling stations may increase the FC median values from 3- to 20-fold during summer (May to October) and up to more than 100-fold during winter (November to April). Regression equations are provided as tools to assist bacterial contamination risk management. However, these tools have many limits: they could be improved and completed in taking into account other parameters.
-
Valorisation chimique du kaolin dans le traitement des eaux : préparation de nouveaux coagulants minéraux
Etienne Rakotomaria, Marie Hanitriniaina Ratsimba and Pierre Rakotomamonjy
pp. 437–448
AbstractFR:
La présente étude vise la mise en valeur des matières premières minérales de Madagascar et leurs utilisations pour la satisfaction des besoins locaux importants.
Comme la plupart des traitements des eaux à Madagascar font appel au sulfate d’alumine, qui est encore importé, ce travail propose des produits nouveaux à base d’alumine et de silice, permettant de traiter l’eau par coagulation-floculation. L’objectif est de maîtriser le traitement du kaolin par le sulfate d’ammonium et de valoriser les produits obtenus, notamment dans le domaine du traitement des eaux.
Les matières premières utilisées sont le kaolin qui existe en grande quantité à Madagascar et le sulfate d’ammonium qui va devenir localement un sous-produit industriel important d’ici quelques années suite à l’installation d’un grand projet d’extraction du nickel et du cobalt à l’est de Madagascar.
Les procédés actuels de préparation d’alumine ou des sels d’aluminium à partir de la kaolinite consistent en général en en une activation thermique à haute température (500 à 800 °C) pendant une durée relativement importante, suivie d’une attaque acide. Dans notre procédé, le kaolin est attaqué par le sulfate d’ammonium sans besoin d’activation préalable, à des températures faibles comprises entre 200 et 350 °C pendant deux heures au maximum, pour obtenir des produits contenant du sulfate d’alumine et aussi de la silice. Or il est connu que la silice, ajoutée en faible quantité, est un adjuvant de floculation du sulfate d’alumine, et les résultats de nos recherches ont montré que l’ensemble du produit d’attaque permet, sans séparation, de traiter aussi bien l’eau potable que les eaux usées urbaines et industrielles.
Divers essais de coagulation-floculation avec les produits obtenus ont été effectués sur différents types d’eau et les analyses des eaux traitées confirment que certains de ces nouveaux produits peuvent être utilisés pour traiter les eaux par coagulation-floculation.
EN:
The present study emphasizes the mineral raw materials of Madagascar and their uses for the satisfaction of important local needs. As most treatments of water in Madagascar (drinking water, wastewaters) call for aluminium sulphate, which is still imported, the present work offers new products based on alumina and on silica, which allow the water to be treated by coagulation-flocculation. The aim is to control the treatment of kaolin by ammonium sulphate and to promote the use of the products of this reaction in water treatment.
The raw materials used include kaolin, which exists copiously in Madagascar, and ammonium sulphate, which is going to become a locally-available industrial by-product as a result of the installation of a large plant for the extraction of nickel and cobalt in the east of Madagascar. The current processes for the preparation of alumina or some aluminium salts from kaolinite consist generally of a high-temperature thermal activation (500 to 800°C) of relatively important duration, followed by an acid attack. In our process, the kaolin is attacked by the ammonium sulphate without need of preliminary activation, at low temperatures between 200 and 350°C, for two hours at most, to obtain products containing some aluminium sulphate and also silica. It is known that silica, added in small quantities, is a flocculation additive to some aluminium sulphate preparations, and the results of our research showed that the whole product resulting from the ammonium sulphate attack allows one, without separation, to treat drinking water as well as urban and industrial wastewater. Various coagulation-flocculation trials with the final products were performed on different types of water and the analyses of the treated waters confirmed that some of these new products can be used to treat waters by coagulation-flocculation.