Description des pilotes

II.1.1. Description du Chenal algal pilote d’Arlon (Belgique)

Le CAHR pilote à Arlon (Figure VI-1), présente une surface de 2,4 m², divisée en 8 chenaux de 12 cm de largeur totalisant une longueur de 19,42 m. Les chenaux ont une profondeur de 15 cm où l’effluent est mis en mouvement permanent par un système d’air lift (Figure VI-2). Le système d’air lift comprend une cuve dont le volume est de 14,4 L et de surface 288 cm². Comme le montre la figure VI-2, la cuve est séparée en deux parties, l’injection de l’air se faisant sur une seule partie (surface de 144 cm²). Deux diffuseurs de type pierre poreuse situés à une profondeur de 48 cm raccordés à un compresseur d’air de 90 L/min produisent des bulles qui mettent l’eau en mouvement avec une vitesse comprise entre 10 cm/s et 15 cm/s.

Figure VI-1 : Chenal algal en plexiglas installé à Arlon Pompe à

air Pompe

d’alimentation CAHR pilote

Milieu d’alimentation

Injection d’air Diffuseurs poreux Compresseur d’air

Conduit relié au compresseur d’air

Figure VI-2 : Système d’air lift

Le système d’éclairage du pilote est assuré par une rampe d’éclairage horizontale composée six lampes sodium haute pression disposé à 1 m au dessus du niveau de l’eau.

Chaque lampe d’une puissance de 400 watts fournit une intensité de 636 W/m² (permet d’obtenir une intensité lumineuse totale de 250 W/m² à 600 W/m² à la surface de l’eau). Afin de faire varier l’intensité lumineuse reçue par la suspension algale, nous faisons varier le nombre de lampes mises en fonctionnement. Ces lampes sont toutes reliées à une mutinerie réglable ce qui nous permet de jouer sur la durée de l’illumination (photopériode). Par ailleurs, le pilote est alimenté avec une eau usée synthétique préparée au laboratoire selon la composition fournie dans le tableau VI-1. Cette eau est constituée de différentes substances contenant des microéléments et macroéléments nécessaires à la croissance algale. L’eau usée préparée est dépourvue de matières en suspensions (papier toilette) de sorte à obtenir que de la biomasse algale dans l’effluent à la sortie du chenal pilote et présente les caractéristiques décrites dans le tableau VI-2. L’ensemencement au départ s’est fait avec des cultures pures de Scenedesmus, Chlorelles et Chlamydomonas.

Tableau VI-1 : Composition de l'eau usée synthétique utilisée pour la culture des algues dans un chenal algal pilote (Reinsink, 1974)

Composant Valeurs Unité

II.1.2. Description du Chenal algal de Marrakech (Maroc)

L’installation de traitement des eaux usées se trouve dans la ville de Marrakech (Maroc). Cette ville occupe un vaste domaine géographique, couvrant une superficie de 14,750 Km². Située, entre la latitude Nord 31° et la longitude Ouest 8°, à une altitude de 468 m par rapport au niveau de la mer. Elle côtoie au Nord-Est la Province d'El kalâa des Sraghna, à l'Est celle d'Azilal, au Sud-Est celle de Ouarzazat, au Sud-Ouest les province d'Essaouira et au Nord-Ouest celle de Safi. Les précipitations sous forme de pluie, calculée sur une période de 30 ans, sont très faibles et restent en dessous de 300 mm /an en plaine. Elles sont très irrégulières et présentent deux maximums, l’un en hiver (novembre – décembre) et l’autre au printemps (mars - avril). Les pluies sont très rares, voire même absentes en période estivale.

Les températures présentent une grande amplitude des variations journalières et saisonnières.

Les températures maximales enregistrées en plaine sont très élevées surtout par un temps de « chergui » (vent estival chaud et sec).

Le chenal algal à haut rendement (CAHR) de Marrakech (Figure VI-3) occupe une superficie de 544 m² scindée en 8 pistes de 2 m de largeur et d’une longueur de 32 m. La profondeur de la tranche d’eau dans les pistes est de 0,5 m. Selon Zouhir et al. (2006) et Zouhir (2008) l’air lift est plus économique et plus efficace que la roue à aube. Dans ce contexte l’eau du CAHR est mise en mouvement avec le système air lift. Ce système comprend une fosse de 16 m³, séparée en deux parties égales. L’injection de l’air est assurée dans une seule partie (4 m²) par un suppresseur Hibon type SF+H00, raccordé à 12 diffuseurs d’air de type tube à membrane perforée, de marque Bioflex III 750, placés à 23 cm du fond de la fosse. Un variateur de fréquence type Lenze modèle smd contrôle le moteur du suppresseur, de manière à faire varier la fréquence d’alimentation et de ce fait le débit d’air dans l’air lift.

Figure VI-3 : Le Chenal Algal à Haut Rendement de Marrakech avec ses deux systèmes d’agitation (roue à aubes ou air lift)

Système air lift Roue à

aubes

CAHR

Le CAHR est alimenté par des eaux usées domestiques provenant d’un bassin de maturation et dont la caractérisation est fournie dans le tableau VI-3. La charge appliquée est de 250 kg DBO₅/ha.j avec un temps de séjour de 4 jours.

Tableau VI-3 : Caractérisation de l’effluent (valeurs moyennes) alimentant le CAHR de Marrakech

La figure VI-4 représente les variations du rayonnement solaire moyen journalier reçu à la surface de l’eau ainsi que celle de la température de février 2010 à mai 2010. La moyenne des températures pour la période d’étude se situe aux alentours de 19,22 °C.

0,00

Figure VI-4 : Moyenne journalière du rayonnement solaire et de la température de l’air sur le site de Marrakech (février 2010 à mai 2010). Données obtenues de la station météo de

Saada (Marrakech). Les valeurs représentées sont les moyennes des données journalières pendant la durée de l’étude.

Les valeurs maximales moyennes de la température et du rayonnement solaire sont enregistrées en avril. À cette date, la température maximale moyenne est de 28°C et le

rayonnement solaire maximum moyen est de 1235 W/m². Par ailleurs, février est le moins ensoleillé (735 W/m²) et plus froid (21°C).

II.2. Echantillonnage

Les prélèvements ont été réalisés tous les deux jours, à 13 heures (heure locale) sur le CAHR de Marrakech. Par contre à Arlon, les prélèvements ont été faits de façon hebdomadaire à 12 heures. Ces heures de prélèvement sont choisies, car elles correspondent à un éclairement théorique optimal. Les études hydrodynamiques par traçage au sel (Annexe 3) réalisé par Zouhir (2008) ont révélées que les deux CAHR étudiés sont des réacteurs pistons, de ce fait, les prélèvements sont effectués à l’entrée et à la sortie des réacteurs.

II.3. Méthodes d’analyse

II.3.1.Température, oxygène dissous, pH, conductivité

La température de l’eau, l’oxygène dissous, le pH et la conductivité sont des variables qui conditionnent de nombreuses réactions chimiques. Ces variables sont mesurées in situ en continu avec une multisonde (YSI 6920). La multisonde dispose d’un espace de stockage des données enregistrées. Cette dernière (multisonde) se connecte à un boitier de commande permettant de configurer les paramètres de mesures (intervalle entre deux mesures, date et heure de début de l’enregistrement, etc.). Les données stockées dans la multisonde sont transférées via le boitier de commande sur l’ordinateur pour l’analyse.

II.3.2. Matières en suspension, volatiles et sels nutritifs

À partir des échantillons régulièrement prélevés dans le CAHR, nous déterminons les MES et les MVS par la méthode AFNOR T90-105. Après filtration sur des filtres wathman GF/C préalablement séchés et pesés, ces filtres sont placés à l’étuve à 105°C pendant deux heures, puis ils sont pesés pour évaluer les MES. Pour ce qui est des MVS, les filtres déjà passés à l’étuve à 105°C sont mis au four à 550°C. L’évaluation des MVS est réalisée par une nouvelle pesée. La pollution minérale dissoute est évaluée par des concentrations en calcium, orthophosphate, ammonium, nitrites, nitrates. Ceux-ci représentant également les éléments de