FR :

Le but de ce travail était de développer un modèle permettant de décrire le comportement des métaux lourds, en plus des polluants traditionnels, dans une station d’épuration par boues activées et pouvant être utilisé pour sa conception et son optimisation. Le modèle, qui considère la sorption des métaux lourds sur des matières en suspension comme processus réactionnel, a été évalué à partir de données recueillies durant dix jours dans un système réel de traitement par boues activées. Les résultats démontrent la sensibilité du modèle face aux importantes variations instantanées des concentrations de métaux lourds dans l’affluent. Il est néanmoins capable de prévoir l’évolution des concentrations de métaux lourds à l’intérieur de la station et à l’effluent.

EN :

The aim of this work was to develop a model which simultaneously describes the fate of heavy metals and traditional pollutants in an activated sludge wastewater treatment plant. The model could then be used to design and optimize WWTPs. The evaluation of the model, which considers the sorption of heavy metals onto suspended solids as the reactive process, was done with a set of data obtained during a 10-day monitoring period in an activated sludge plant. The results show a significant sensitivity of the model towards the important variations in heavy metal concentrations in the influent. Nonetheless, the model is able to describe the heavy metal concentration dynamics inside the WWTP, as well as in the effluent.

FR :

Les effluents liquides des huileries d’olive (margines) produits par le processus d’extraction d’huile d’olive sont les principaux déchets nuisibles de cette industrie. La caractérisation de ces effluents suivie de l’élimination de la matière organique (demande chimique en oxygène (DCO), des polyphénols totaux, de la matière en suspension (MES) et de la couleur), de la matière minérale (phosphates et azote ammoniacal) et des métaux lourds (zinc et fer) ont été expérimentalement étudiées à l’aide de la technique d’électrocoagulation en utilisant des électrodes en aluminium. Il est constaté que l’augmentation du temps d’électrolyse et de la tension électrique améliore le traitement de façon significative. Toutefois, la consommation simultanée d’énergie et des électrodes a été observée. Les résultats de ces analyses ont montré que les margines diluées cinq fois sont des effluents à pH acides (4,2), très chargés en matière organique (20 000 mg•L^‑l de Demande Chimique en Oxygène (DCO)), en sels (Conductivité Électrique (C.E) = 3,6 mS•cm^‑1), en azote ammoniacal (NH₄⁺) (32 mg•L^‑1), en orthophosphates (PO₄^3-) (22 mg•L^‑1). Elles contiennent également des quantités appréciables de métaux lourds, notamment le zinc (3,69 mg•L^‑1) et le fer (13,80 mg•L^‑1).

L’évolution des paramètres physico-chimiques au cours du traitement par électrocoagulation montre que dans les conditions d’un temps d’électrolyse de 15 minutes et d’une tension électrique de 20 volts (correspond à 250 A•m^‑2), la décoloration des margines diluées cinq fois est comprise entre 96-99 %, la réduction de la Demande Chimique en Oxygène (DCO) est d’environ 80-85 %, la réduction des polyphénols totaux est d’environ 75-80 %, l’élimination des particules colloïdales (Matière En Suspension (MES)) peut atteindre 7-8 kg•m^‑3, la réduction des orthophosphates est 94-99 %, la réduction de l’ammonium est 80-85 %,la réduction du zinc est 70-75 %, la réduction du fer est 71-76 %, la masse perdue des électrodes est 0,6-0,7 kg•m^‑3 et l’énergie consommée est 12‑14 kWh•m^‑3. Ces niveaux opérationnels optimaux permettent d’avoir une bonne dégradation des margines.

EN :

Olive mill wastewater (OMWW) generated by the olive oil extraction process is the main waste product of this industry. These effluents have been characterized, followed by an experimental study of the elimination of organic matter (chemical oxygen demand (COD), phenolic compounds, suspended solids (SS) and colour), mineral matter (phosphate and ammonium nitrogen) and heavy metals (zinc and iron) using an electrocoagulation technique with aluminum electrodes. It was found that an increase in electrolysis time and voltage improved treatment significantly. However, a simultaneous increase in electrode and energy consumption was observed.

The results of these analyses showed that the olive mill wastewater (OMWW) effluent, diluted five times, is acidic (pH 4.2), has a very high organic matter concentration (chemical oxygen demand (COD) 20,000 g•L^‑1) and is high in salts (Electric Conductivity E.C = 3.6 mS•cm^‑1), ammonium nitrogen (NH₄⁺) (32 mg•L^‑1) and orthophosphate (PO₄^3‑) (22 mg•L^‑1). The OMWW also contains considerable amounts of heavy metals, in particular zinc (3.69 mg•L^‑1) and iron (13.80 mg•L^‑1).

The trend in physicochemical parameters during the electrocoagulation treatment shows that, after 15 minutes of electrolysis using an electrical voltage of 20 volts (corresponds to 250 A•m^‑2), the discolouration of the OMWW, diluted five times, lay between 96-99%, the reduction of the chemical oxygen demand (COD) was approximately 80-85%, the reduction of phenolic compounds was approximately 75‑80%, the elimination of colloidal material (suspended solids) reached 7-8 kg•m^‑3, the reduction of orthophosphates was 94-99% and the reduction of ammonium was 80-85%. The reduction of zinc was 70-75%, the reduction of iron was 71-76%, the electrode consumption was 0.6-0.7 kg•m^‑3 and the amount of energy consumed was 12-14 kWh•m^‑3. Under these optimal operational conditions, acceptable degradation of the OMWW was achieved.

FR :

La présente étude a pour objectif de suivre et de simuler les apports en eau et en sédiments dans un barrage collinaire, en utilisant un modèle hydrologique de type physique distribué permettant le calcul de l’écoulement et de l’érosion des petits bassins versants marneux.

Le modèle utilisé est le modèle « Mina », transposé dans cette étude au bassin versant marneux de Saboun situé au nord-ouest du Maroc, équipé d’un petit barrage en son exutoire et d’un très petit lac collinaire dans sa partie amont. La simulation est basée sur un découpage du bassin versant en unités hydrologiques homogènes dont les valeurs des paramètres de l’infiltration sont déduites d’expérimentations de simulation de pluies à l’échelle du mètre carré. Le calage et la validation du modèle sont effectués par confrontation des sorties du modèle aux mesures hydrologiques et bathymétriques réalisées au niveau de la retenue aval entre 1997 et 1999.

Cette confrontation a montré que le modèle « Mina » sous-estime l’écoulement pour des sols très humides et le surestime pour des sols secs. Cette surestimation est expliquée par la fissuration des sols marneux à l’état sec. La sous-estimation s’explique par le colmatage rapide des sols marneux à l’état humide. Pour réduire ce biais, une augmentation de la perméabilité initiale doit être appliquée pour les sols secs à faible indice d’humidité IK et une diminution de la perméabilité finale doit être appliquée pour les sols humides à fort indice d’humidité IK. Ces rectifications ont permis l’amélioration de l’estimation des volumes simulés et une meilleure estimation de l’envasement de la retenue du barrage Saboun.

EN :

The objective of the present study was to monitor and simulate the water and sediment balance in a small dam, by using a distributed physical hydrological model to estimate the outflow and the erosion rate of a small marl watershed.

The “Mina” model was applied to the Saboun watershed, which is located in north-western Morocco and contains a small dam at its outlet. The simulation was based on the partitioning of the watershed into homogeneous hydrological units, and on infiltration and humidity parameter values deduced from rainfall simulation experiments. The model was validated by comparing the simulated data to hydrological and sedimentation data measured between 1997 and 1999.

The analysis of this comparison showed that the model underestimated the watershed outflows for rainfall events that had a high antecedent humidity index (IK > 15 mm), and overestimated the outflows for rainfall events that had a low antecedent humidity index 0 < IK < 15 mm. This observation is explained by the hydrodynamic behaviour of the marl soils, which crack under dry conditions and fill up quickly during wet conditions. To reduce this variability, the initial permeability values were decreased or increased, respectively, for the rainfall events with low and high antecedent humidity indexes. This resulted in the improvement of simulated volumes by about 80% and a better prediction of the water balance and accumulation of silt in the reservoir upstream from the Saboun dam.

FR :

Une méthode d’éléments finis mixte hybride est appliquée pour l’approximation de l’écoulement associé au transport en milieu poreux non saturé. Le développement de ce modèle s’effectue dans le cadre du projet européen ARWET, lequel a pour objectif l’étude de nouvelles potentialités de dissipation des pesticides dans les zones humides. La formulation du modèle bidimensionnel est fondée sur les propriétés de l’espace de Raviart-Thomas. L’écueil numérique que posent les problèmes à convection dominante est surmonté par l’introduction d’un limiteur de flux alors qu’un limiteur de pente est généralement utilisé dans la littérature. Le limiteur suggéré est inconditionnellement stable et permet de conserver la précision des résultats à nombre de Peclet élevé.

EN :

A mixed hybrid finite element method was applied to obtain a numerical approximation of the flow and associated transport equations in unsaturated media. The model was developed under the framework of the European Life Environment project ARTWET, which aims to study new treatment potentials for the mitigation of non-point source pesticide pollution in a constructed wetland. The model formulation used is based on Raviart-Thomas space properties, considering a two-dimensional domain divided into triangular elements. In order to control for the difficulties when convection is the dominant process, a flux limiting tool was introduced, although a slope limiter is generally used in the literature. The suggested flux limiting tool makes it possible to preserve precision and unconditional stability at low and very high Peclet numbers.

FR :

Les flux liquides et solides (écoulés à partir des principaux tributaires de la lagune de Bizerte), corrélés positivement, sont influencés par les conditions environnementales et par les aménagements hydrauliques en amont. C’est dans ce contexte que nous présentons cette étude qui consiste à présenter un bilan d’évolution mensuel des flux liquides, solides et en composants azotés et phosphatés dissous dans les eaux des principaux affluents de la lagune de Bizerte au cours de l’année hydrologique (octobre 2004 - septembre 2005). L’utilisation fréquente et intensive par les agriculteurs d’engrais chimiques azotés et phosphatés, d’une part, et le déversement d’eaux usées domestiques et industrielles dans les principaux tributaires de la lagune, d’autre part, participent activement à la pollution des eaux de la lagune. Cette dernière est liée à la garaet Ichkeul par l’intermédiaire de l’oued Tinja. En hiver, les eaux circulent de la garaet Ichkeul vers la lagune de Bizerte, avec des flux liquides et solides respectivement estimés à 418 (± 28) Mm³ et (28 ± 5) x 10³ (t). Ainsi, l’oued Tinja représente la principale source d’apports en éléments nutritifs à la lagune de Bizerte (74 (± 15), 954 (± 76), 92 (± 11) et 70 (± 11) (t) respectivement de nitrite, nitrate, ammonium et phosphate), alors que durant la période sèche, cet oued permet aux eaux marines (8  (± 2) Mm³) de pénétrer dans la garaet Ichkeul à travers la lagune de Bizerte.

EN :

The water and solid fluxes (drained from the principal tributaries of the Bizerte Lagoon) were positively correlated and were influenced by the environmental conditions and by the upstream hydraulic installations. It is within this context that we present this study on the monthly variation of water, solid and dissolved nutrient fluxes associated with the principal tributaries of the Bizerte Lagoon during the October 2004 – September 2005 hydrologic year. The frequent and intensive use of chemical nitrogenous and phosphate fertilizer by farmers, on one hand, and the discharge of domestic sewage and industrial wastewater to the principal tributaries of this lagoon, on the other hand, actively contribute to the pollution of the lagoon waters. The Bizerte Lagoon is linked to the garaet Ichkeul by the Tinja wadi. In winter, waters flow from garaet Ichkeul towards the Bizerte Lagoon, and the water and solid fluxes are estimated to be 418 ± 29 Mm³ and (28 ± 5) x 10³ (t), respectively. Thus, the Tinja wadi represents the main nutrient supply to the Bizerte Lagoon: 75 ± 15; 954 ± 76; 92 ± 11; and 70 ± 11 (t) for nitrite, nitrate, ammonium and phosphate, respectively. In contrast, during the dry period, this wadi allows marine waters (84 ± 2.5 Mm³) to penetrate in the garaet Ichkeul through the Bizerte Lagoon.

FR :

Cette synthèse traite des procédés d’oxydation avancée (POA) pour le traitement des eaux et des effluents industriels. Ces procédés mettent pour la plupart en combinaison deux ou trois réactifs (oxydants) afin de produire des radicaux hydroxyles. Les radicaux libres sont des espèces hautement actives capables de réagir rapidement et de manière non sélective sur la plupart des composés organiques, réputés difficilement oxydables par voie biologique ou par des traitements chimiques conventionnels. Les POA peuvent être subdivisés en quatre groupes : les procédés d’oxydation chimique en phase homogène (H₂O₂/Fe²⁺ et H₂O₂/O₃), les procédés photocatalytiques en phase homogène et/ou hétérogène (H₂O₂/UV, O₃/UV et Fe²⁺/H₂O₂/UV; TiO₂/UV), les procédés d’oxydation sonochimique et les procédés d’oxydation électrochimique. Le couplage H₂O₂/Fe²⁺ représente le système d’oxydation avancée le plus connu et le moins complexe, lequel est souvent employé dans le traitement des effluents industriels. Cependant, dans le domaine de la potabilisation des eaux, le système le plus utilisé et le plus éprouvé est le couplage H₂O₂/O₃ couramment employé pour l’élimination des composés phytosanitaires (pesticides). Les procédés d’oxydation électrochimiques, photocatalytiques et sonochimiques sont des technologies qui nécessitent en général moins de réactif et sont faciles d’automatisation par comparaison aux autres POA. Ces procédés sont présentement en pleine expansion dans le domaine des technologies environnementales, ceci afin d’améliorer les systèmes existants de traitement des eaux usées municipales et industrielles, ou à remplacer les technologies conventionnelles peu efficaces pour l’enlèvement de contaminants organiques réfractaires, inorganiques et microbiens. De nombreuses études réalisées à l’échelle laboratoire ont clairement prouvé l’efficacité des POA pour le traitement de divers effluents. Cependant, le développement de ces procédés dans les filières de traitement des eaux reste encore limité en raison des coûts d’investissement et des coûts opératoires associés. Des solutions et stratégies sont proposées dans ce document, telles que le développement de procédés hybrides et leur couplage avec des traitements biologiques conventionnels, et ce, afin de pallier certaines contraintes spécifiques des POA et faciliter ainsi leur insertion dans les filières de traitement des eaux et des effluents industriels. Ce document a pour objectif de faire une synthèse des différents POA, d’en expliquer leur principe de fonctionnement, de déterminer les différents paramètres les gouvernant, ainsi que leurs applications dans le traitement des eaux et des effluents.

EN :

This review deals with advanced oxidation processes (AOP) for water and wastewater treatment. Most AOPs combine two or three chemical oxidants in order to produce hydroxyl radicals. These free radicals are species capable of oxidizing numerous complex organic, non-chemically oxidizable or difficulty oxidizable compounds. They efficiently react with carbon-carbon double bonds and attack the aromatic nucleus, which are prevalent features of refractory organic compounds. The AOPs can be divided into four groups: homogenous chemical oxidation processes (H₂O₂/Fe²⁺ and H₂O₂/O₃), homogenous/heterogeneous photocatalytic processes (H₂O₂/UV, O₃/UV and Fe²⁺/H₂O₂/UV; TiO₂/UV), sonification oxidation processes (ultrasound oxidation) and electrochemical oxidation processes. The H₂O₂/Fe²⁺ system represents the most common and simplest AOP, which is often employed for the treatment of industrial effluents. However for drinking water treatment, the H₂O₂/O₃ system is commonly used for pesticide removal. Electrochemical, photo-catalytic and sonification oxidation processes require fewer chemicals and are more easily automated than other AOPs. These technologies are effective in improving the treatment of industrial wastes, wastewater and drinking water, for example after their integration into a treatment plant or after their replacement of conventional processes that are found to less effectively eliminate specific organic and inorganic pollutants. The goal of this paper is to review published literature on the use of AOPs for water and wastewater treatment and the removal of refractory pollutants. Specifically, the objectives are: (i) to understand the theory and mechanisms of pollutant removal in AOPs, (ii) to provide a database for AOP applications, and (iii) to suggest new research directions for the development of AOPs.

FR :

L’étude de la photodégradation du 4-méthylphénol a été menée sur un pilote à recirculation. Cette molécule a été prise comme composé modèle pour le traitement des effluents de l’industrie avicole. Ce travail a consisté en l’optimisation et la modélisation de l’élimination du 4-méthylphénol par photocatalyse en présence de ZnO. L’utilisation des plans d’expériences, et en particulier de la méthodologie de surface de réponse (RSM) et un plan central composite (CCD), a permis la détermination de l’influence des effets simultanés et de l’interaction des paramètres opératoires sur le rendement de la photodégradation. Les paramètres étudiés sont la concentration initiale en 4-méthylphénol, la concentration en catalyseur et le débit de recirculation de la solution.

Les résultats montrent que l’application de la RSM permet de décrire d’une manière correcte l’influence de ces trois paramètres expérimentaux sur l’efficacité du traitement. Les valeurs optimales des paramètres donnant un rendement maximal (100 %) ont pu être déterminées. Les modèles de second ordre obtenus, pour le rendement de dégradation et pour l’abattement de DCO, ont été validés en utilisant différentes approches statistiques. L’utilisation de la méthode ANOVA a montré que les modèles sont hautement significatifs et en bonne adéquation avec les résultats expérimentaux.

EN :

The study of the photodegradation of 4-methylphenol was carried out in a recirculating pilot plant. This compound is present in the liquid processing waste of the poultry industry. This work consisted of the optimization and the modelling of the elimination of 4-methylphenol by photocatalysis in the presence of ZnO. The use of a design of experiments (DOE) approach, and in particular the response surface methodology (RSM) and a central composite design (CCD), allowed the determination of the influence of the simultaneous effects and the interaction of the operational parameters on the degree of photodegradation. The studied parameters were the initial concentration of 4-methylphenol, the catalyst concentration and the solution recirculation flow. The RSM application made it possible to describe the influence of these three experimental parameters on the effectiveness of the treatment. The optimal parameter values leading to maximum efficiency (100%) were determined. The second-order models obtained for the degradation output and the reduction of COD were validated using various statistical approaches. The use of an ANOVA method showed that the models were highly significant and in good agreement with the experimental results.