FR :

La coagulation est l’une des étapes les plus importantes dans le traitement des eaux. La difficulté principale est de déterminer la dose optimale de coagulant à injecter en fonction des caractéristiques de l’eau brute. Un mauvais contrôle de ce procédé peut entraîner une augmentation importante des coûts de fonctionnement et le non-respect des objectifs de qualité en sortie de la station de traitement. Le sulfate d’aluminium (Al₂SO₄.18H₂O) est le réactif coagulant le plus généralement utilisé. La détermination de la dose de coagulant se fait au moyen de l’essai dit de « Jar Test » conduit en laboratoire. Ce type d’approche a le désavantage d’avoir un temps de retard relativement long et ne permet donc pas un contrôle automatique du procédé de coagulation.

Le présent article décrit un modèle neuro flou de type Takagi Sugeno (TK), développé pour la prédiction de la dose de coagulant utilisée lors de la phase de clarification dans la station de traitement des eaux de Boudouaou qui alimente la ville d’Alger en eau potable. Le modèle ANFIS (système d’inférence flou à base de réseaux de neurones adaptatifs), qui combine les techniques floues et neuronales en formant un réseau à apprentissage supervisé, a été appliqué durant la phase de calage et testé en période de validation. Les résultats obtenus par le modèle ANFIS ont été comparés avec ceux obtenus avec un réseau de neurones de type perceptron multicouche (MLP) et un troisième modèle à base de regression linéaire multiple (MLR). Un coefficient de détermination (R²) de l’ordre de 0,92 en période de validation a été obtenu avec le modèle ANFIS, alors que pour le MLP, il est de l’ordre de 0,75, et que pour le modèle MLR, il ne dépasse pas 0,35. Les résultats obtenus sont d’une grande importance pour la gestion de l’installation.

EN :

Coagulation is an important component of water treatment. Determining the optimal coagulant dosage is vital, as insufficient dosage will result in undesirable treated water quality. A number of chemicals have been used successfully in coagulation, particularly alum (Al₂SO₄•18H₂O). Traditionally, jar tests are used to determine the optimum coagulant dose. However, this is expensive and time-consuming and does not enable responses to changes in raw water quality in real time. An optimal modeling approach can be used to overcome these limitations.

The main purpose of this study was to investigate the applicability and capability of Adaptive-Network-Based Fuzzy Inference System (ANFIS) and Neural Network (ANN) methods for modeling coagulant dose. To verify the application of this approach, Boudouaou surface water, located in the northern part of Algeria, was chosen as the case study area. The data used for the determination of the models included six (6) input variables describing the raw water characteristics (temperature, pH, turbidity, conductivity, dissolved oxygen and the ultraviolet absorption). The data set was divided into two (2) subgroups, calibration and validation periods. Coagulant models having various input structures were trained and tested to investigate the applicability of the used methods. To obtain a more accurate evaluation of the results for the ANFIS models, the best fit model structures were also tested by artificial neural network (ANN) and multiple linear regression (MLR) methods. The results of three methods were compared, and it was observed that the ANFIS is preferable and can be applied successfully because it provides high accuracy and reliability for coagulant dosage modelling, according to the following performance evaluation criteria: determination coefficient (R²), Root Mean Square Error (RMSE) and bias (B). The results are of practical importance: the coagulant dose changes according to the six variables representing the raw water characteristics, as there is no one dominant variable.

FR :

De par leurs caractéristiques structurales bien connues, les zéolithes sont fréquemment utilisées pour leur capacité à catalyser, à échanger des ions ou à adsorber certaines molécules. Ces matériaux sont également utilisés comme phase active pour réaliser des membranes.

Dans ce travail, une membrane céramique d’ultrafiltration a été réalisée en imprégnant de la Mordenite (phase active) sur un support en alumine.

La structure et les caractéristiques morphologiques de cette membrane ont été étudiées (diffraction de rayons X, BET / BJH (Brunauer-Emmett-Teller et Brunauer-Joyner-Hallenda), microscopie électronique à balayage). Des mesures de potentiels zêta et d’écoulement ont été réalisées sur la phase active en présence de différentes solutions salines, afin de caractériser qualitativement et quantitativement les charges de surface de la phase active de la membrane.

La sélectivité de la membrane vis-à-vis de solutions salines pures a été étudiée sur un pilote d’ultrafiltration de laboratoire. Aucune rétention n’a été observée lors de la filtration d’une solution de chlorure de sodium. Compte tenu des propriétés électriques de la membrane (fortement chargée négativement), une expérience de filtration a été réalisée en présence d’un sel divalent (Na₂CO₃). Dans ces conditions, une rétention importante a été observée. Après rinçage à l’eau pure, un nouvel essai de filtration a été réalisé en présence de solution de sel monovalent (NaCl) et a conduit à un taux de rétention de l’ordre de 10 % . Ce phénomène semble être lié au traitement et à la présence d’ions carbonates. Après un lavage acide, la membrane finit par retrouver ses propriétés initiales.

Pour conclure, une membrane Mordenite d’ultrafiltration a été réalisée avec des propriétés de filtration qui peuvent être réversiblement modifiées par un simple traitement chimique.

EN :

The structural characteristics of zeolites are well-known, and they are often used for the specific adsorption of molecules, ion exchange or their catalytic properties. Also, in recent years, these materials have been used to manufacture ultrafiltration membranes. In this work, a ceramic membrane (low cut-off ultrafiltration membrane) has been made using Mordenite as the active phase. The sol-gel preparation is impregnated onto a ceramic tubular support (alumina) and the zeolite is synthesized by a hydrothermal process. The structural and physical properties of this membrane were studied using X-ray diffraction, BET / BJH (Brunauer-Emmett-Teller and Brunauer-Joyner-Hallenda) experiments, and scanning electron microscopy (SEM). Zeta potential measurements and streaming induced potential measurements were carried out on Mordenite powder (prepared under the same conditions) with different salt solutions and at different ionic strengths, to obtain a qualitative and quantitative estimate of the surface charge density of the active layer.

The tubular membrane was then conditioned in a laboratory ultrafiltration pilot unit (stabilisation of pure water hydraulic permeability), and its selectivity was studied by the filtration of a 5•10^-3 M sodium chloride-water solution. No retention was observed. In regard to the electrical properties of the membrane active layer surface, a new filtration experiment (aqueous sodium carbonate, 10^-2 M) was investigated and a significant retention was observed (around 25% at 5 bar). After cleaning with pure water, the membrane slightly retained a sodium chloride-water solution (around 10%). This seems to be due to a modification of the Mordenite surface chemistry. After cleaning the membrane with an acid solution, it recovered its initial surface properties. To conclude, a mineral ultrafiltration membrane has been synthesized, the filtration properties of which can be reversibly modified by chemical treatment.

FR :

La présence de colorants dans les effluents industriels constitue un problème important dans plusieurs pays. Les industries qui rejettent de tels composés sont principalement les industries textiles et les industries de pâtes et papiers. La décharge de tels effluents dans le milieu récepteur cause une demande excessive en oxygène et ceux-ci doivent par conséquent être traités avant tout rejet dans l’environnement. Cette étude propose une nouvelle option pour le traitement de ce type de pollution, soit la décoloration par utilisation de structures adsorbantes produites préalablement par électrocoagulation avec des électrodes de fer et d’aluminium. Trois structures ont ainsi été synthétisées dans un électrolyte support constitué de 10^-2 mol NaCl•L^-1. Les trois structures synthétisées ont été analysées par diffraction des rayons X (DRX) et microscopie électronique à balayage (MEB). Ces analyses ont montré la présence dominante de bayerite (Al(OH)₃) dans la structure produite à partir d’électrodes d’aluminium et de magnétite (Fe₃O₄) et lépidocrocite (γ-FeO(OH)) dans la structure générée à partir d’électrodes de fer. Le composé généré en utilisant les deux types d’électrodes contient, pour sa part, de la bayerite et de la goethite (α-FeO(OH)). Un suivi de la décoloration a été réalisé dans des solutions acides (pH_i = 4,8) et alcaline (pH_i = 9,8) contaminées par un colorant diazoïque ([Trypan bleu]_i = 3,75 mg•L^-1). Les résultats obtenus ont montré l’efficacité de ces structures, avec des rendements de décoloration compris entre 94 et 99 %, et un rendement d’élimination de la DCO pouvant atteindre 96 %, selon le pH du milieu.

EN :

The presence of dyes in industrial effluents represents a serious issue in many countries. This type of effluent is mainly discharged by textile and pulp and paper mill industries. The discharge of such effluents causes excessive oxygen demand in the receiving water and the effluents need to be treated before any discharge. This study describes a new option for the removal of this type of pollutant, which is the decolourization with adsorbing structures generated by electrocoagulation using aluminum and iron electrodes. Three solid structures have been produced in a 10-² mol NaCl•L-¹ electrolyte solution. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM) analyses have shown that the structures produced using aluminum electrodes are constituted of bayerite (Al(OH)₃), whereas the structures produced using iron electrodes are principally composed of magnetite (Fe₃O₄) and lepidocrocite (γ-FeO(OH)). The structures generated with both types of electrodes notably contain bayerite and goethite (α-FeO(OH)). Dye removal assays have been carried out in acid (pH_i = 4.8) and alkaline (pH_i = 9.8) solutions artifically polluted by diazoic dye ([Blue Trypan]i = 3.75 mg•L-¹). The results demonstrated very high dye (94-99%) and COD (≤ 96%) removal yields, these removal percentages being sensitive to the solution pH.

EN :

The scale of arsenic toxicity of the groundwater in Bangladesh is greater than any environmental debacle in the history of human civilization. The main route of arsenic accumulation in the human body is the ingestion of arsenic tainted water. Because of the undetectable nature of arsenic poisoning at the early stage and lack of awareness due to mass illiteracy, poverty and malnutrition, arsenic related ailments may cause death. However, this paper mainly discusses arsenic mitigation measures in Bangladesh. Although a piped surface water supply after treatment is the absolute solution to get rid of this crisis, the weak economic background of Bangladesh does not support supplying such water to every corner of rural areas. Hence research groups have developed their own methods to suit the local environment, using locally available materials and approaches based on the common method of arsenic removal: use of oxidizing agents, followed by flocculation and precipitation. Again, among different alternative water supply options, deep tubewells, which have been used by the communities in Bangladesh during the past few decades, appear to be a more suitable alternate option. Moreover, household-based arsenic filters can be a good choice if proper maintenance can be done.

FR :

L’accroissement du problème de toxicité causé par l’arsenic au Bangladesh constitue une catastrophe environnementale majeure dans l’histoire de l’humanité. La principale voie d’accumulation de l’arsenic dans le corps humain est l’ingestion d’eau polluée par ce contaminant. La nature indétectable de l’empoisonnement à l’arsenic dans les premières étapes, l’insuffisance d’avertissement attribuable à l’analphabétisme, ainsi qu’à la pauvreté et la malnutrition, font en sorte que l’empoisonnement progressif à l’arsenic peut causer la mort. Le présent article discute toutefois les mesures d’atténuation envisagées au Bangladesh. Ainsi, bien que l’alimentation dans des conduites avec de l’eau de surface traitée représente la solution idéale pour résoudre cette crise, l’état économique précaire du Bangladesh ne permet pas d’alimenter en eau de surface traitée toutes les populations des zones rurales. De là, des groupes de recherche ont développé des méthodes spécifiques à l’environnement local en utilisant des matériaux disponibles sur place et basées sur une méthode établie d’enlèvement de l’arsenic : en utilisant des agents oxydants suivi par la floculation et la précipitation. Parmi les différentes alternatives d’alimentation en eau explorées, la technique de puits profonds, laquelle a été utilisée par les communautés au Bangladesh durant les décennies passées, apparaît être l’option la plus appropriée. De plus, l’emploi d’unités de filtration dans les résidences peut être un bon choix, dans les cas où celles-ci sont entretenues adéquatement.

FR :

Au Maroc, pays du pourtour méditerranéen, les ressources en eau sont limitées et inégalement réparties dans l’espace et dans le temps. Agadir, ville du sud du Maroc, fait partie de la région du Souss connue pour ses activités d’agriculture et de pêche. La région est connue par un climat semi-aride et un grand déficit hydrique.

Afin de préserver la qualité des masses d’eau et pour diminuer les prélèvements dans le milieu naturel, il convient de chercher des approvisionnements alternatifs. La réutilisation des eaux usées épurées semble être une bonne alternative, notamment en irrigation.

Le potentiel actuel des eaux usées traitées par la station d’épuration (STEP) M’Zar du Grand Agadir-Maroc, susceptibles d’être utilisées sans restriction pour l’irrigation (catégorie A suivant les normes de l’OMS : Organisation Mondiale de la Santé), est de 10 000 m³•jr^-1. Cette capacité de production permettra de combler entièrement les besoins en eau d’irrigation des espaces verts du Grand Agadir. Cette étude concerne l’évaluation des effets de la réutilisation des eaux usées épurées (EUE) en comparaison avec les eaux de la nappe pour l’irrigation des golfs. Elle présente la planification, le protocole et les résultats du suivi des analyses physicochimiques des lixiviats qui sont menés pour évaluer les effets de la réutilisation des eaux usées épurées, pour l’irrigation des golfs pendant les 60 premiers jours d’irrigation. Les analyses ioniques des lixiviats permettent de conclure que, malgré la grande valeur fertilisante des EUE, une légère salinité a été remarquée, laquelle est accentuée par l’entraînement des sels solubles du sol vers la nappe phréatique lors de l’irrigation par les EUE.

EN :

In Morocco, one of the Mediterranean countries, water resources are limited and unevenly distributed in space and time. Agadir, a city in southern Morocco, is part of the Souss region known for its agricultural activities and fishing. The region is also known for its semi-arid climate and a large water deficit. In order to preserve the quality of the water masses and reduce the water demand in the natural environment, alternative water supplies should be sought. The reuse of treated wastewater seems to be a good alternative, especially for irrigation. The wastewater potential from the M’zar treatment plant of Greater Agadir (Morocco) for irrigation, without any restriction (category A, WHO standards), is about 10,000 m³•d-¹. This capacity could satisfy the needs for irrigation water for the entire Agadir area (Morocco). In the present study, the effects of the use of reclaimed wastewater and groundwater for irrigation of golf courses were compared. The leachate composition was monitored during the first 60 days of irrigation. We present the planning, the study protocol and the results that were obtained from the physicochemical analyses of the leachates. The results showed that despite the high fertilizing value of reclaimed wastewater, a slight increase in salinity was recorded, along with a transfer of soluble salts to groundwater.

FR :

Des floraisons de cyanobactéries sont répertoriées au lac Nairne (Charlevoix, Québec) depuis 2001. Ces éclosions sont un symptôme de l’eutrophisation du lac qui découle de l’enrichissement par des nutriments, dont le phosphore. Une étude réalisée en 2005 indiquait qu’une partie importante de la charge en phosphore du lac Nairne provenait des sédiments. Dans le but de permettre aux décideurs d’inclure les apports internes dans l’élaboration de leur plan de restauration, la charge interne du lac Nairne a été quantifiée au cours de l’été 2010. Pour ce faire, deux méthodes ont été employées. La méthode 1 consiste à calculer un taux de libération à partir des concentrations de matière organique et de deux fractions de phosphore dans les sédiments et de le multiplier par un facteur anoxique, qui tient compte de la durée de la période d'anoxie et de la surface impliquée. Avec la méthode 2, la charge interne de phosphore est déduite à l’aide d’un suivi des concentrations de phosphore total dans la colonne d’eau. Les résultats démontrent que les sédiments de surface de la partie la plus profonde du lac présentaient une concentration moyenne de phosphore total de 2,17 ± 0,04 mg•g-¹ de poids sec. La concentration de phosphore total de l’eau de l’hypolimnion (à 11 m de profondeur) est passée de 28 µg•L-¹ le 27 juillet à 200 µg•L-¹ le 8 septembre. Cette étude a permis d’établir que la charge interne de phosphore du lac Nairne se situe entre 83 et 170 mg•m-² par été.

EN :

Cyanobacterial blooms have been recorded in Lake Nairne (Charlevoix, Quebec) since 2001. These blooms are a symptom of the lake’s eutrophication caused by nutrient enrichment. In 2005, a study suggested that a significant portion of Lake Nairne’s phosphorus loading originates from the lake’s bottom sediments. The goal of this study was to estimate Lake Nairne’s internal phosphorus loading so that local water management authorities could consider this phosphorus source in their lake restoration plan. The internal phosphorus load of Lake Nairne was estimated using two methods during the summer of 2010. First, phosphorus release rates were calculated based on the concentrations of two phosphorus fractions and organic matter in the sediments. Release rates were then multiplied by an anoxic factor, which represents the active release area and period. The second method yields an internal load estimate using the variation of total phosphorus concentrations in the water column throughout the summer of 2010. The mean total phosphorus concentration of the sediments in the deepest part of the lake basin was 2.17 ± 0.04 mg•g-¹ dry weight. Total phosphorus concentration in the hypolimnion (at a depth of 11 m) rose significantly from 28 µg•L-¹ on July 27^th to 200 µg•L-¹ on 8^th September 2010. Based on the different methods, the internal phosphorus load of Lake Nairne was estimated to range between 83 and 170 mg•m-²•summer-¹.