Évaluation des performances épuratoires de système de lagunage à macrophytes sous climat aride cas de la wilaya de Naâma

Abstract

الملخص (بالعربية) :

مشكله الصرف الصحي للمياه العادمة في الجزائر هي موضوع لا يزال مطروحا، علي الرغم من العديد من المبادرات التي تم القيام بها حتى الآن. نظرًا لموقعها في قلب النظام الايكولوجي الهش والديموغرافيا المتنامية بسرعة، فإن السبخات تعمل كمستقبلات للفضلات المنزلية السائلة الضخمة. هذا يعزز تملح هذه البيئات الحيوية ثم أثناء الفيضانات، تتدفق الوديان إلى الداخل، مسببة مياه المجارير الخام، وتلوث هذه المحيطات غير الساحلية، كما هو الحال في سبخة مدينة النعامة . شارك تحسين المعرفة في مجال معالجه المياه العادمة، بشكل كبير في تصميم أنظمة جديدة لمعالجة مياه الصرف المستوحاة من العمليات الطبيعية، والمعروفة باسم مرشحات ماكروفيتية، وهي عمليه تستخدم تقنيات المعالجة الذاتية الطبيعية وتساهم في حماية البيئة من أجل الحفاظ علي الموارد المائية. الهدف الرئيسي من هذا العمل هو إنشاء نظام تنقية بيئي تقني ثم اختبار إمكانات القدرة الماصة والتنقية لبعض النباتات العيانية (Phragmites australis، Typha latifolia، Lemna minor Tamarix africana، Nerium oleander، Juncus sp) وبتحسين كفاءتها بالاقتران مع ركيزة من الطمي فيما يتعلق بالتلوث العضوي، ومن ناحية أخرى، اقتراحها بوصفها رصدا حيويا بيئيا لتلوث المياه في المناخ القاحل. وقد أجريت هذه التجارب في الميدان، الذي يتلقى فيه خزان ترسيب مياه الفضلات المنزلية من تجمعات النعامة (FPR ,FPM) وكذلك مشرية (الحوض 1 والحوض2). وكانت نتائج هذه الدراسة مشجعه للغاية وتبين أن Phragmites australis, Typha latifolia et Lemna minor هي على الأرجح أكثر السبل فعالية من حيث التكلفة من حيث القضاء على جميع الملوثات الناتجة عن المياه العادمة المحلية وبالتالي، فإننا نرى أنه من المناسب تماما لهذا النظام من أجل تحلل الكربون، والاحتفاظ بالنظم السليمة بيئيا والنترجة التي كانت تستهدف في المقام الأول وفقا لظروف الجفاف. الانخفاضات في DCO و DBO5 عاليه جدا وحتى أكبر من تلك التي تم الحصول عليها مع محطة معالجه للوحل المنشط الميكانيكية. العائد الإجمالي للموقع التجريبي الأول والثاني هو 93.5 و95.7 ٪ علي التوالي لطلب الأكسجين البيولوجي (DBO5) ، و90 ٪ و96.5٪ لطلب الأكسجين الكيميائية (COD) والانخفاض في المواد المعلقة (MES) هو 96.8 في المائة بالنسبة للموقع التجريبي الأول و97.8 للموقع الثاني. العائد الإجمالي للحد من النيتروجين بين 48٪ و50٪ اعتمادا علي وقت البقاء الهيدروليكي، وتخفيضات الفوسفور في المتوسط 65.3 ٪ و 72٪. ويسمح النظام بإجراء تخفيضات كبيرة في البكتيريا، والحد الأقصى لإزالة القولونيات الكلية وأشكال القولونيات البراز في النفايات السائلة 93-99 ٪ UFC1/100مل، والقضاء علي المكورات العقدية في نطاق 50 إلى 99 ٪. ولوحظ وجود اختلاف كبير في الحد من التلوث العضوي والبكتريولوجي بين موقع الشاهد ومرشحات النباتات العيانية، وكذلك العلاقة بين انتاجية التنقية ووجود النبات، والكتلة الحيوية ووقت الإقامة.

الكلمات المفتاحية : النعامة، النباتات العیانیة، مرشحات مزروعة، جفاف، قوة التنقیة__

-------------------------------------------- Résumé (en Français) :

La problématique de l'assainissement des eaux usées en Algérie est un sujet qui demeure entier, malgré les nombreuses initiatives entreprises jusqu'à ce jour. De par sa position au cœur d'un écosystème fragile et une démographie galopante, les sebkhas servent de récepteurs aux énormes effluents domestiques. Ceci favorise la salinisation de ces biotopes puis lors des crues, les oueds coulent vers l’intérieur des terres, entrainant les eaux usées brutes, contaminant ce milieu enclavé c’est le cas de sebkha de la ville de Naâma. l’amélioration des connaissances dans le domaine d’épuration des eaux usées à fortement participé à la conception de nouveaux systèmes de traitement des eaux usées s’inspirant des processus naturels, dénommés « filtres planté à macrophytes» , est un procédé qui reprend les techniques naturelles d’auto épuration et contribue à la protection de l’environnement afin de préserver les ressources en eaux conventionnelles. L’objectif principal du présent travail, est de crée un système écotechnique d’épuration puis de tester les potentialités du pouvoir absorbant et épurateur de certaines macrophytes (Phragmites australis, Typha latifolia, Lemna minor Tamarix africana, Nerium oleander, Juncus sp) en améliorant leurs efficacités conjuguée avec un substrat alluvionnaire vis-à-vis de la pollution organique et, d’autre part, de la proposer en tant que bio- moniteur environnemental de la pollution hydrique sous climat aride. Les expérimentations ont été conduites sur le terrain, sur lequel un décanteur reçoit les eaux usées domestiques provenant de l’agglomération de Naâma (FPR, FPM) et celle de Mécheria (Baquet 1 et Baquet 2). Les résultats obtenus à l’issue de cette étude étaient très encourageants et montrent que Phragmites australis, Typha latifolia et Lemna minor sont vraisemblablement les plus rentable par rapport à l’élimination de tous les polluants des eaux usées domestique. Ainsi, on constate une parfaite adéquation de ce système aux objectifs de dégradation de la matière carbonée, rétention de la MES et la nitrification qui étaient prioritairement visés en fonction des conditions d’aridité. Les diminutions de la DCO et de la DBO5 sont très élevées et même plus importants que ceux obtenus avec une station d’épuration mécanisée à boues activées. les rendements optimaux atteignent respectivement pour le premier et le deuxième pilote 93,5 et 95,7 % pour la demande biologique en oxygène (DBO5), et 90 et 96,5 % pour la demande chimique en oxygène (DCO). La réduction des matières en suspension (MES) est de 96,8 % pour le premier pilote et 97,8 pour le deuxième. Le rendement d’abattement de l’azote total est compris entre 48 et 50 % en fonction de temps de séjour hydraulique, les abattements sur le phosphore sont en moyenne de 65,3 et 72 %. Le système permet des réductions importantes des bactéries, la suppression maximale en coliformes totaux et coliformes fécaux dans l’effluent est en moyenne de 93 à 99 % UFC/100 ml, ainsi qu’une élimination des streptocoques de l’ordre 50 à 99 %. Une différence significative de la réduction de la pollution organique et bactériologique a été constatée entre le témoin et les filtres à macrophytes, ainsi qu’une corrélation entre le rendement épuratoire et la présence de la plante, sa biomasse et le temps de séjour.

Les mots clés : Naâma, macrophytes, filtres plantés, aridité, pouvoir épurateur ---------------------------------------

Abstract (en Anglais) :

The problem of wastewater sanitation in Algeria is a subject that remains an issue, despite the many initiatives undertaken to date. Because of its position at the heart of a fragile ecosystem and a galloping demography, the sebkhas serve as receptors for huge domestic effluents. This promotes the salinization of these biotopes then during floods, the wadis flow inland, dragging raw sewage, contaminating this landlocked environment, as is the case of the sebkha of the city of Naâma. The improvement of knowledge in the field of wastewater treatment has strongly contributed to the design of new wastewater treatment systems inspired by natural processes, called "planted macrophyte filters", is a process that uses natural self-purification techniques and contributes to the protection of the environment in order to preserve conventional water resources. The main objective of this work is to create an eco-technical purification system and to test the potential of the absorbing and purifying power of certain macrophytes (Phragmites australis, Typha latifolia, Lemna minor Tamarix africana, Nerium oleander, Juncus sp) by improving their efficiency combined with an alluvial substrate against organic pollution and, on the other hand, to propose it as an environmental bio-monitor of water pollution in an arid climate. The experiments were carried out in the field, where a settling tank receives domestic wastewater from the Naâma agglomeration (FPR, FPM) and that of Mécheria (Baquet 1 and Baquet 2). The results obtained from this study were very encouraging and show that Phragmites australis, Typha latifolia and Lemna minor are probably to be the most cost-effective in terms of removing all pollutants from domestic wastewater. Thus, we can observe a perfect adequacy of this system to the objectives of carbonaceous matter degradation, TSS retention and nitrification which were primarily targeted according to the aridity conditions. Reductions in COD and BOD5 are very high and even greater than those obtained with a mechanized activated sludge treatment plant. Optimum yields reach 93.5 and 95.7% for the first and second pilot for biological oxygen demand (BOD5) and 90 and 96.5% for chemical oxygen demand (COD) respectively. The reduction in suspended solids (SS) is 96.8% for the first pilot and 97.8% for the second pilot. The total nitrogen abatement efficiency is between 48 and 50% depending on hydraulic residence time, the phosphorus abatements are on average 65.3 and 72%. The system allows significant reductions in bacteria; maximum removal of total coliforms and faecal coliforms in the effluent is on average 93 to 99 % CFU/100 ml, as well as streptococcal removal in the order of 50 to 99 %. A significant difference in the reduction of organic and bacteriological pollution was observed between the control and the macrophyte filters, as well as a correlation between purification efficiency and the presence of the plant, its biomass and residence time.

Keywords : Naâma, macrophytes, planted filters, aridity, purifying power