Évaluation des taux d’accumulation et de production de boue dans des bassins de stabilisation sous climat méditerranéen : étude de cas en Tunisie

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

Sediment accumulation and evaluation of sludge production in wastewater stabilization ponds under a Mediterranean climate: Case study of Tunisia

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.

Key words: sludge accumulation rate, wastewater stabilization ponds, sludge distribution, nutrient