FR:

Des études portant sur l’épuration des eaux usées domestiques ont été menées sur une filière de trois bassins en série de lagunage à microphytes à la station expérimentale de l’Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2IE). Cette filière comporte : un bassin anaérobie (BA), un bassin facultatif (BF) et un bassin de maturation (BM). Des mesures d’indicateurs de qualité ont été effectuées pendant dix mois sur des échantillons prélevés suivant une fréquence bihebdomadaire pour certains et hebdomadaire pour d’autres. Les rendements épuratoires moyens atteignent 66 % pour les MES, 81 % pour la DCO et 87 % pour la DBO₅. Le résiduel de MES de l’effluent traité répond, dans 76 % des mesures, aux normes de rejet recommandées par la directive de l’Union Européenne (< 150 mg L^‑1). L’élimination du phosphore est faible et instable avec un rendement moyen de 17,2 % pour le phosphore total et 19,2 % pour les ortho-phosphates. La réduction de la pollution azotée atteint en moyenne 76 % en NTK et 38,4 % en azote ammoniacal. De manière globale, les teneurs résiduelles en azote et en phosphore restent assez élevées par rapport à la limite tolérable pour un rejet d’effluent dans un écosystème sensible à l’eutrophisation. L’abattement de la pollution bactérienne est important allant jusqu’à 4,9 ulog pour les coliformes fécaux; mais la teneur résiduelle moyenne (5,4 × 10³ unités formant des colonies (ufc)/100 mL) reste tout de même supérieure à la directive OMS (≤ 1 000 ufc/100 mL) pour une réutilisation non restrictive en irrigation. Concernant la charge parasitaire, les études ont montré que la filière assure une élimination totale (100 %) des oeufs d’helminthes et des kystes de protozoaires.

EN:

Waste stabilization ponds (WSP) are considered to be one of the main methods for municipal wastewater because of their advantages over other methods (conventional treatment) relating to treatment effectiveness, system flexibility and simplicity, and cost (Arthur, 1983; Mara, 1976; Mara and Pearson, 1986; Silva, 1982). Moreover, it has long been accepted that tropical climates provide an ideal environment for the natural treatment of sewage in ponds.

Since 1989, the 2IE (International Institute for water and Environmental Engineering) wastewater treatment plant in the city of Ouagadougou (Burkina Faso) has been investigating the performance of pilot-scale systems in order to establish regional design parameters and removal efficiencies. Several experiments have been carried out on pond series with different configurations and operational characteristics aiming to improve the design, operation and performance of waste stabilization ponds in Sahelian climate conditions. The purpose of the present study was to evaluate the efficiency of a new series of three stabilization ponds.

The series was composed by one anaerobic pond (AP), one facultative pond (FP) followed by one maturation pond (MP). The characteristics (depth, area, volume and hydraulic retention time) were respectively 2.6 m, 69.7 m², 181.2 m³, and three days for the AP, 1.4 m, 415.3 m² and 581.4 m³ and 9.5 days for the FP, 0.9 m, 336.9 m², 303.2 m³ and 5.5 days for the MP. The ponds were constructed with concrete to ensure water tightness. Field studies indicated a wide fluctuation in the biochemical oxygen demand (BOD₅) loading applied. The average volumetric organic load ranged from 104 to 225 g BOD₅ m^‑3j^‑1 with an average load of 105.2 g BOD₅ m^‑3j^‑1 for the AP, the average surface BOD₅ load on the FP was 117 kg BOD₅/ha/j.

The series was monitored for ten months from October 2004 to July 2005. The assessment involved an intensive program of sampling and analysis. The composite samples (obtained daily by mixing equal volumes of grab samples collected) were taken from the influent and effluent of each pond twice per week. Global physico-chemical parameters (T°, pH, Dissolved Oxygen (DO), conductivity ) were measured in situ. Chemical Oxygen Demand (COD), Biological Oxygen Demand (BOD) were analyzed according to standard methods. Suspended solids (SS) were determined gravimetrically after filtration through Whatman GF/C glass fiber filters and drying at 105°C. Total Kjeldahl Nitrogen (TKN) and ammonia nitrogen (AN) were analyzed according to AFNOR methods. Nitrate nitrogen (NT), total phosphorus (TP) and orthophosphate (OP) were determined by HACH methods. Faecal coliforms (FC) were counted by layer technique using the chromocult coliform agar, helminth eggs and protozoan cysts were determined by sodium acetate formalin (SAF) adapted method.

Results showed during the study period average removal rates of 66% for SS, 87% for filtered BOD₅, and 81% for COD. For COD and BOD₅, removal performances were relatively constant over the study period with ranges of (60,9% ‑ 96,1%) and (65,6 ‑ 6,8%), respectively. In 83.8% of filtered BOD₅ measures (n = 68) on the final effluent, BOD₅ removal efficiency were higher than 80%. However, for SS removal efficiency, it indicated a wide fluctuation. The same fluctuation was observed on SS concentration on the final effluent, with a variation coefficient of 34.3%. Effluent SS concentrations from the series varied between a minimum of 4 mg/L and a maximum of 326 mg/L with average of 110 mg/L. The higher values of SS were observed during the warm period (March-April) corresponding to the abundance of algal proliferation in facultative and maturation ponds. In this period, effluent SS concentrations were higher than the influent ones, leading to negative efficiencies for these ponds. Despite this disturbance due to algal proliferation, the final effluent quality met the European Union (EU) quality requirements, i.e suspended solids concentration < 150 mg per litre. This standard was achieved in 76% of SS measures (n = 75) during the study period.

The capability of the system for phosphorus removal was weak and variable, with average removals around 17% and 19% respectively for TP and OP removals. The mean residual concentrations of TP and OP in the final effluent were respectively 12.5 mg/L and 4.6 mg/L, values higher than the maximum concentration of 0.1 mg/L PT for the discharge of effluent in water sensitive to eutrophication (Ayers and Westcot,1985; WHO, 1989). Average TKN removal was 76%. Global efficiencies of the three-pond series for nutrients (nitrogen and phosphorus) reduction were weak and the effluent concentration of these nutrients did not satisfy the quality recommended to discharge in water sensitive to eutrophication. However, they could be useful as fertilizer for reuse for irrigation.

With a total hydraulic retention time (HRT) of 18 days, the removal of faecal coliforms (fc) reached a maximum removal of 4.9 log units. The residuals fc concentration in the final effluent ranged between 1 × 10³ fc/100 mL to 3.4 × 10⁵ fc/100 mL, with an average of 5.4 × 10³ fc/100 mL. According to the WHO recommendation (1989) for reuse in agriculture, the effluent did not meet the WHO guideline (≤ 1000 fc per 100 mL) for unrestricted irrigation. In spite of an average HRT of 18 days, the results showed that the fc removal for the WSP system (AP + FP + MP) in a Sahelian climate did not meet the WHO standard for faecal coliform reduction. The performance results of this study were, however, slightly better than those obtained by Madera et al. (2002) on a similar study in wet tropical climate (in Colombia). Concerning helminths eggs and protozoan cysts, different parasites were identified in the raw wastewater such as: eggs of ankylostoms ranging from 0 to 4 eggs/litre, ascaris eggs 0 ‑ 10 eggs/litre, trichuris eggs 0 ‑ 1 egg/litre, and larval stages of anguillula 0 ‑ 5 eggs/litre. Two protozoan cysts were identified in the raw wastewater: Entamoeba coli ranged 6 ‑ 272 cysts/litre and entamoeba histolitica 2 ‑ 55 cysts/litre. Concerning helminths eggs and protozoan cysts removals, they were all completely (100%) removed in the final effluent of the series after 18 days HRT. Helminth eggs and protozoan cysts removal was very good. Most were removed in the anaerobic and facultative ponds, and the WHO guideline values for crop irrigation (both restricted and unrestricted) of < 1 egg/litre were achieved after the two first ponds (AP + FP). Regarding sanitary concerns during the ten‑month study period, the final effluent of the three ponds series correspond to B category effluent (WHO,1989) which could be reused for irrigation of cereal crops, industrial crops, fodder crops, pasture, and trees.

FR:

Depuis quelques années, la présence de substances pharmaceutiques a été observée dans les milieux aquatiques y compris dans l’eau potable. Les principales sources de dispersion de ces composés dans l’environnement sont les stations d’épuration des eaux usées (STEP). Une analyse de la littérature publiée sur le sujet est proposée. Ce sont les analgésiques/anti-inflammatoires, les hypocholestérolémiants, les cytostatiques et les bêta-bloquants qui présentent les concentrations les plus élevées en entrée de station d’épuration. Malgré des rendements d’élimination quelquefois très élevés, les concentrations de ces groupes de médicaments restent non négligeables dans les effluents de stations.

Les antibiotiques forment un des plus importants groupes de médicaments à cause de leur niveau de consommation, de leur fréquence de détection dans les milieux aquatiques et de leur action spécifique sur les bactéries, notamment celle potentiellement néfaste qu’ils peuvent avoir sur les bactéries mises en oeuvre dans les systèmes de traitement biologique des eaux résiduaires urbaines. Globalement, la charge en antibiotiques est faible dans les eaux usées urbaines mais elle est forte dans les effluents des hôpitaux. Les rendements d’élimination sont, quant à eux très variables, allant de 0 % pour le nitrothiazole à 95 % pour la tétracycline.

EN:

For several years, the occurrence of pharmaceutical substances in the aquatic environment, and even in drinking water, has been a source of concern. The main sources of dispersion of these substances are wastewater treatment plants (WWTP). An analysis of the available literature on this topic is proposed. Analgesic, anti-inflammatory, anti-cholesterol and cytostatic drugs as well as beta-blockers are the substances that can be found in the highest concentrations in plant influents. In spite of elimination yields that can be very high, their concentrations in plant effluents can remain non-negligible. Antibiotics are one of the most important drug classes, due to their large consumption, their prevalence in aquatic systems and their specific action on bacteria, especially on those used in urban wastewater treatment biosystems. Globally, antibiotic concentrations in urban wastewater are normally low but they can be high in hospital wastewater. Elimination yields are very variable, ranging from a low of 0% for nitrothiazole to 95% for tetracycline.

EN:

Wastewater conductivity has been monitored for extended periods of time by in situ probes and on grabbed samples in four communities (from 1,000 to 350,000 PE). In parallel, the concentrations of the main ionic contributors, such as calcium, sodium, potassium, magnesium, ammonium, ortho-phosphate, chloride and sulphate have been measured and their variations with respect to time compared to human activity patterns. It appears that sodium, potassium, ammonium and ortho-phosphate, which contribute to about 34% to wastewater conductivity, exhibit diurnal variations in phase with human activity evaluated by absorbance at 254 nm. However calcium (≈ 22% of wastewater conductivity) is out‑of-phase. This release, ahead of the one of other cations and anions, could be related to sewer concrete corrosion or to groundwater infiltration. The combination of these different ionic contributions creates a conductivity pattern which cannot be easily related to human activity. It makes difficult to integrate conductivity in a monitoring system able to detect ion-related abnormalities in wastewater quality.

FR:

Les variations de la conductivité d’eaux usées urbaines ont été suivies sur de longues durées a l’aide de sondes placées in situ en entrée d’installations de traitement et sur des échantillons prélevés automatiquement. Quatre communautés (entre 1 000 et 350 000 habitants) ont été choisies pour cette étude. On a également dosé sur les échantillons les principaux ions (calcium, sodium, potassium, magnésium, ammonium, ortho-phosphates, chlorures et sulfates). Il apparait que le sodium, le potassium, l’ammonium et les ortho-phosphates contribuent pour 34 % a la conductivité des eaux usées et présentent des variations journalicres en phase avec la pollution carbonée soluble, estimée a partir de l’absorbance a 254 nm. Par contre, le calcium, qui contribue pour 22 % a la conductivité, présente un déphasage qui peut ztre du a son transport dans le réseau d’assainissement du fait de la corrosion des conduites en béton ou a des infiltrations d’eaux claires. Finalement, la combinaison de ces différentes contributions ioniques conduit a une variabilité de la conductivité qu’il n’est pas facile de lier a l’activité humaine, et donc a des rejets accidentels dans le cadre d’un systcme de détection de variation anormale de la qualité des eaux usées.

FR:

Les fibres du végétal marin Posidonia oceanica (L.) ont été utilisées en tant que nouvel adsorbant biologique pour l’élimination du chrome hexavalent des solutions aqueuses artificiellement contaminées. Les expériences ont été effectuées en lots aussi bien pour les cinétiques que pour les isothermes d’adsorption. Les variables expérimentales étudiées sont le pH, la température, la quantité de biomasse et la concentration initiale de Cr(VI). Le maximum de biosorption a été observé pour un pH 2. La capacité de biosorption semble être optimisée par une augmentation de la température, de la quantité de biosorbant et de la concentration initiale. Les isothermes d’adsorption sont en accord avec les modèles de Redlich-Peterson et Langmuir. De plus, l’analyse thermodynamique a révélé que le présent processus d’adsorption est un phénomène favorable, endothermique et spontané.

EN:

The marine biomass Posidonia oceanica (L.) fibres were used as a novel low cost biological adsorbent for the removal of hexavalent chromium from artificially contaminated aqueous solutions. Experiments were carried out for sorption kinetics and isotherms in a batch system. The operating variables studied were pH, temperature, biomass quantity and initial chrome concentration. The maximum adsorption removal was observed at pH 2. The biosorption capacity of P. oceanica fibres for Cr(VI) was enhanced by increasing the temperature, the biosorbent amount and initial chromium concentration. The isotherm adsorption data were satisfactorily found to be described by both Redlich-Peterson and Langmuir. Besides, the thermodynamic studies revealed that the present adsorption process is a favourable, endothermic and spontaneous phenomenon.

EN:

A simulation of a SBR using Benchmark procedure was done prior to field operation in order to optimize the cycle and phases lengths. The accurate identification of ASM1 variables is a prerequisite to achieve a good prediction. A fractionation procedure was applied to samples, corresponding to dry and rainy weather conditions, for taking into account the ASM1 state variable characteristics of specific wastewater (mixture of domestic and industrial wastewater), which differ largely from the default ones used in ASM1. The choice of the ASM1 state variables identification methodology is very important as it influences the results. Two methods were carried out: a batch test in closed reactors, and a coagulation/flocculation procedure. An optimal 12‑hour cycle length was determined, in terms of discharged water quality and reactor productivity. The described methodology led to valuable results in terms of carbon and nitrogen removal: respectively more than 90% of COD removal and more than 80% on total nitrogen removal.

FR:

Une méthodologie d’optimisation des durées du cycle et des phases d’un procédé SBR avant une mise en oeuvre réelle a été développée grâce à l’utilisation de la modélisation mathématique (utilisation du modèle ASM1). Les valeurs par défaut du modèle ASM1 ne permettent pas toujours de tenir compte de la variabilité de la qualité des eaux usées, notamment dans le cas d’eaux usées particulières (cas d’un mélange d’eaux usées industrielles et domestiques). Afin de tenir de tenir compte de cette variabilité et dans le but de déterminer plus précisément les valeurs des variables du modèle ASM1, une procédure de fractionnement a été appliquée à des échantillons d’eaux usées urbaines, par temps de pluie et par temps sec. Le choix de la méthode d’identification des variables du modèle ASM1 est très important car il conditionne en partie le résultat. Deux méthodes ont été mises en oeuvre : des tests de biodégradation en réacteurs fermés, et des tests de coagulation floculation. L’utilisation des variables définies notamment par les tests de biodégradation a permis de définir un cycle de 12 heures permettant d’allier une bonne qualité de l’eau de sortie à une productivité optimale. La méthodologie décrite permet d’obtenir de très bons taux d’abattement du carbone et de l’azote pour une eau usée urbaine, respectivement supérieurs à 90 % et 80 %.

FR:

Dans ce travail, nous avons caractérisé et évalué l’impact sur le milieu marin des rejets industriels de tannerie. Les résultats montrent que la qualité des eaux usées varie considérablement d’une étape de production à l’autre. Les opérations de prétannage (travail de rivière) sont les plus polluantes avec des teneurs en DCO qui peuvent atteindre 30 000 mg/L. L’analyse des eaux usées au niveau du bassin de collecte, où s’achemine l’ensemble des effluents de l’usine, montre une charge polluante importante et variable avec le temps. La DCO fluctue entre 700 et 3 400 mg/L et les matières en suspension entre 500 et 8 000 mg/L avec des charges polluantes moyennes de 114 et 358 kg/jour respectivement. Ces eaux sont aussi chargées en chrome avec des teneurs qui se situent entre 40 et 115 mg/L, soit une charge de 6,5 kg/jour. La teneur en sulfures varie entre 65 et 160 mg/L. En outre, l’indice de biodégradabilité (DBO5/DCO : 0.1 – 0.2) indique que ce rejet n’est pas facilement biodégradable.

L’examen des teneurs en chrome chez des espèces bioindicatrices, la moule Mytilus galloprovincialis et les algues Ulva lactuca et Corallina officinalis, montre l’ampleur des apports en polluants causée par ce type de rejets au niveau de la mer. Les teneurs en chrome au niveau de ces espèces à proximité de point du déversement de ces eaux usées, sont élevées comparées à d’autres points plus éloignés.

EN:

In this study, the pollution load and the impact of tannery wastewaters on the marine environment were assessed. The composition of the effluents from different fabrication steps varied considerably. Pre-tanning operations seem to be more polluting than other tanning operations, with the Chemical Oxygen Demand (COD) reaching 30 000 mg•L^‑1. The analysis of the global effluent showed an important and variable pollution load versus time. The COD ranged from 700 to 3,400 mg•L^‑1, and the suspended matter from 500 to 8,000 mg•L^‑1 for an average pollution load of 114 and 358 kg•d^‑1 respectively. Chromium concentrations ranged from 40 to 115 mg•L^‑1, giving a daily load of 6.5 kg•d^‑1. Sulfide concentrations varied from 65 to 160 mg•L^‑1. The biodegradability index (DBO₅/DCO: 0.1‑0.2) indicates that the effluent is not readily biodegradable. In order to assess the impact of the tannery wastewaters on the marine environment, the mussel Mytilus galloprovincialis and the algae Ulva lactuca and Corallina officinalis were selected as bioindicators. The results indicated high chromium contents in the species living near the point of discharge into the sea.

FR:

Depuis plus de 15 ans, la Direction de la Recherche et du Développement du Syndicat Interdépartemental pour l’Assainissement de l’Agglomération Parisienne (SIAAP) étudie le procédé de biofiltration des eaux résiduaires urbaines. Les différents travaux de recherche et développement, menés à l’échelle industrielle et semi-industrielle (stations d’épuration/ prototypes/pilotes) ont permis au SIAAP d’acquérir une réelle expérience sur ce procédé de traitement. L’objectif de cet article de synthèse est d’extraire de ces 15 années de travail des informations clés sur les performances et les limites des biofiltres (charges éliminées et influence des conditions d’exploitation sur l’élimination de la pollution) ainsi que sur les mécanismes de colonisation et d’encrassement des massifs filtrants.

EN:

For more than 15 years, the interdepartmental association for sewage disposal in Paris conurbation (SIAAP) research center has studied wastewater treatment by biofiltration. Such studies, carried out at industrial and semi-industrial scales (wastewater treatment plants/pilot and prototype units), have allowed SIAAP to expand its knowledge of this wastewater treatment technology. This paper aims to review the available information on the performance and limits of these immersed biological systems (purification performances and effects of the operating conditions on the pollution abatement efficiencies) and about the mechanisms of colonization of filter media by bacteria populations.