Résumés
Résumé
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.
Mots-clés :
- Taux d’accumulation de boue,
- bassins de stabilisation d’eaux usées,
- distribution de boue,
- nutriments
Abstract
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.
Keywords:
- sludge accumulation rate,
- wastewater stabilization ponds,
- sludge distribution,
- nutrient
Parties annexes
Références bibliographiques
- AFNOR (1983). Recueil des normes françaises : eau, méthodes d’essai. 2e édition, Paris, France.
- BARON D., J. CARRE et J. MAURIN (1987). Caractéristiques bactériologiques et virologiques des boues de stations d’épuration par lagunage naturel – Cas de la Chapelle Thouarault. Trib. CEBEDEAU, 518, 41-45.
- BILHALVA S.L., C.G. RIBEIRO MENESES, H.N. DE SOUZA MELO, A.L. CALADO ARAÙJO et H. PEARSON (2004). Determination of the sedimentation constants for total suspended solids and the algal component in a full-scale primary facultative pond operating at high wind velocities under tropical conditions. Dans : 9th International Conference on Wetland Systems, septembre 2004, France.
- CARRÉ J., M.P. LAIGRE et M. LEGEAS (1990). Sludge removal from some wastewater stabilization ponds. Water Sci. Technol., 22, 247-252.
- CARRÉ J. et D. BARON (1987). Effects of maturation on the characteristics of wastewater stabilization pond sludges. Dans : IAWPRC International Conference on Waste Stabilization Ponds, 29 juin-2 juillet, Lisbonne, Portugal, 7 p.
- CARRE J. et B. WELTE (1986). Spéciation des métaux lourds présents dans les boues d’un bassin de lagunage naturel. Environ. Technol. Let., 7, 351-362.
- CAVALCANTI P. et A. VAN HAANDEL (2001). Polishing ponds for post-treatment of digested wastewater, part 1: flow-through ponds. Water Sci. Technol., 44, 237-245.
- CAVALCANTI P., A. VANHAANDEL et G. LETTINGA, (2002). Sludge accumulation in polishing ponds treating anaerobically digested wastewater. Water Sci. Technol., 45, 75-81.
- FKIH W. (2003). Contribution à l’étude des peuplements phytoplanctoniques dans un écosystème d’épuration des eaux usées par lagunage naturel. Mastère soutenu à l’Institut Agronomique de Tunis (INAT), Tunis, Tunisie, 126 p.
- FRANCI R. (1999). Management of sludge from non-mechanized stabilization ponds. Programa de Pesquisa em Saneamento Basico (PROSAB), Rio de Janeiro, 95 p.
- GHRABI A. et M. FERCHICHI (1994). Sediment accumulation in a series of four pilot-scale stabilization ponds. Water Sci. Technol., 30, 281-284.
- GOMES DE SOUSA J.M. (1988). Wastewater stabilisation lagoon design criteria for Portugal. Water Sci. Technol., 19, 55-65.
- HAMMOU N., B. PICOT et J. BONTOUX (1992). Sedimentary deposits in a natural microphyte lagoon variation of quantities, physical-chemical characteristics and heavy metal loads. Environ. Technol., 13, 647-655.
- ITO L.Y. (2001). Caracterìsticas de biossòlidos produzidos em lagoas de estabilização. Dans : Biossòlidos Na Agricultura. São Paulo, SABESP, Brésil, pp. 125-131.
- JEDIDI S. (2002). Étude de la désinfection des eaux usées par le lagunage naturel, bassin de maturation, les UV et l’ozone. Mastère soutenu à la faculté des sciences de Tunis, Tunis, Tunisie, 73 p.
- JUPSIN H., C. KEFFALA, A. GHRABI et J.-L VASEL (2009). A DGPS-Method to measure sediment accumulation rates in WSP. Application in Tunisia. Dans : 8th IWA Specialist Group Conference, 26-30 avril, Brésil.
- LEAGEAS M., J. CARRÉ et M-P. LAIGRE (1992). L’épuration par lagunage naturel. Envasement et curage des bassins. TSM Tech. Sci. Meth.Eau, 10, 459-462.
- MARA D.D., G.P. ALABASTER, H.W. PEARSON et S.W. MILLS (1992). Waste stabilization ponds: a design manual for Eastern Africa. England, Leeds: Lagoon Technology International and Overseas Development Administration, 121 p.
- MIDDLEBROOKS E.J., C.H. MIDDLEBROOKS, J.H. REYNOLDS, G.Z. WATTERS, G.W.I. MILLER et S. BLACKS (1982). Design and use of artificial wetlands. Dans : Ecological Considerations in Wetlands Treatment of Municipal Wastewaters, J.P. GODFREY, R.E. KAYNOR, S. PELCZARSKI et J. BENFORADO (Éditeurs), Van Nostrand Reinhold, New York, NY, USA (1982), pp. 20-37.
- NACIMENTO C.A. (1999) dans ITO (2001). Caracterìsticas de biossòlidos produzidos em lagoas de estabilização. Dans : Biossòlidos Na Agricultura. São Paulo : SABESP, Brésil pp.125-131.
- NAMÈCHE T., D. CHABIR et J-L. VASEL (1997). Characterization of sediments in aerated lagoons and waste stabilization ponds. Int. Environ. Anal. Chem., 68, 57-279.
- NARASIAH K.S., M. MARIN et J. SHOIRY (1989). Sludge accumulation in aerated facultative lagoons operating in colder climate. Dans : International Conference On Small Wastewater Treatment Plants, H. ODEGAARD (Éditeur), Trondheim, Norvège, 26-28 juin, pp. 89-94.
- NELSON K.L., B. JIMÉNEZ, G. TCHOBANOGIOUS et J.L. DARBY (2004). Sludge accumulation, characteristics, and pathogen inactivation in four primary stabilization ponds in Central Mexico. Water Res., 38, 111-127.
- OAKLEY S.M. (1998). Manual: Design, operation and maintenance for stabilization ponds in Central America, AGISA/AIDIS, ERIS/USAC, INFOM, UNICEF, OPS/OMS, CARE, Guatemala City, Guatemala, pp. 1-105.
- PAING J., B. PICOT et J.P. SAMBUCO (2003). Emission of H2S and mass balance of sulphur in anaerobic ponds. Water Sci. Technol., 48, 227-234.
- PENA M., D. MARA et A. SANCHEZ (2000). Dispersion studies in anaerobic ponds implications for design and operation. Water Sci. Technol., 42, 273-282.
- PICOT B., J. PAING, L. TOFFOLETTO, J.P. SAMBUCO et R.H.R. COSTA (2001). Odour control of an anaerobic lagoon with a biological cover: floating peat beds. Water Sci. Technol., 44, 309-316.
- PICOT B., J. PAING, J.P. SAMBUCO, R.H.R. COSTA, etA. RAMBAUD (2003). Biogas production, sludge accumulation and mass balance of carbon in anaerobic ponds. Water Sci. Technol., 48, 243-250.
- PICOT B., J.P. SAMBUCO, J.L. BROUILLET et Y. RIVIERE, (2005). Wastewater stabilisation ponds: Sludge accumulation, technical and financial study on desludging and sludge disposal. Case studies in France. Water Sci. Technol., 51, 227-234.
- RAOUINE F. (1999). Étude des caractéristiques physico-chimiques des eaux usées de la station pilote d’El Menzeh. Projet de fin d’études soutenu à l’école d’ingénieurs de Gabes, Tunisie, 90 p.
- SCHETRITE S. et Y. RACAULT (1995). Purification by natural waste stabilization pond: influence of ageing on treatment quality and sediments thickness. Water Sci. Technol., 31, 191-200.
- SCHNEITER R.W., E.J. MIDDLEBROOKS et R.S. SLETER, (1984). Wastewater lagoon sludge characteristics. Water Res., 18, 861-864.
- SOMIYA I. et S. FUJII (1984). Material balances of organics and nutrients in an oxidation pond. Water Res., 18, 25-333.
- TSUTIYA M.T. et O.Z CASSETTARI (1999) dans ITO (2001). Caracterìsticas de biossòlidos produzidos em lagoas de estabilização. Dans : Biossòlidos Na Agricultura. São Paulo, SABESP, Brésil, pp. 125-131.
- ZANOTELLI C.T., R.H.R. COSTA et C.C. PERDOMO (2005). Evaluation of sludge from pond system for treatment of piggery wastes. Water Sci. Technol., 51, 235-238.