Mise au point d'une installation-piloted'6puration tertiaire des eaux us6espar production de microalgues

Bevue Frangalse des SGIEI|GES DE L'EAU,4 ltgBSl mt-222

Mise au point d'une installation-pilote d'6puration tertiaire des eaux us6es

par production de microalgues

D e v e l o p m e n t o f a p i l o t - s c a l e f a c i l i t y for wastewater treatment

a n d m i c r o a l g a e p r o d u c t i o n

Y . P 0 U L I 0 T e t J . d e l a l l O U E *

R 6 s u m 6

D a n s [ e b u t d ' 6 v a t u e r t a f a i s a b i l i t 6 , s u r u n e b a s e a n n u e t t e , d r u n t r a i t e m e n t t e r t i a i r e b i o l o g i q u e d e s e a u x u s 6 e s d o m e s t i - q u e s d [ ' a i d e d e m i c r o a L g u e s , u n e s t a t i o n d L ' 6 c h e L L e - p i L o t e a e t 6 e r ' i g 6 e e n a v a I d ' u n e u s i n e d e t r a i t e m e n t s e c o n d a i n e ( b o u e s a c t i v 6 e s ) s i t u 6 e A 8 0 k m a u n o r d d e t a v i [ [ e d e Q u 6 b e c ( C a n a d a ) . L e d o u b t e o b j e c t ' i f p o u r s u ' i v ' i c o n s i s t a i t d 6 p u r . e r L ' e f f L u e n t e t i p r o d u i r e u n e b i o m a s s e d ' a t g u e s d r i n t 6 r e t a I i - m e n t a i r e . L e s r 6 s u I t a t s d 6 m o n t r e n t q u e [ e s y s t C m e d o t 6 d ' 6 c t a i - n a g e n o c t u r n e 6 t i m i n e a p p n o x i m a t i v e m e n t 8 8 % d e L t a m m o n i u m ( N - N H 4 + ) , 4 2 % d u n i t r a t e ( N - N 0 3 - ) e t 6 5 % d u p h o s p h a t e ( P - P O * - 3 ) . L e s y s t d m e n o n d o t 6 d ' e c t a i r a g e a r t i f i c ' i e L 6 t i m i n e 7 2 % d u N - H H a + , 2 7 % d u N - N 0 : - e t 5 3 % d u P - P O q - " . L a p r o d u c - t i v i t 6 v a r i e s e [ o n [ e s s a i s o n s d e 1 1 5 e 1 2 r O g . n - 2 . d - l d ' a t - g u e s ( p o i d s s e c ) . C o r n p t e t e n u d e L ' o p t i m i s a t i o n q u ' i n e s t e i f a i r e , L e n e c y c t a g e b i o t o g i q u e c i e s e a u x u s 6 e s e s t u n e s o L u t i o n p r o m e t t e u s e , m i n e e n c l i m a t t e m p d , r 6 f r o j d o ! [ r o n d i s p o s e d e m a t i d r e s p r e m i d r e s ( e a u x u s 6 e s ) q u a s i i n 6 p u i s a b L e s .

Summa ry

t . l i t h t h e a i m o f e v a L u a t i n g t h e y e a r - L o n g f e a s a b i L i t y o f t e r - t i a n y b i o l o g i c a I t r e a t m e n t o f u r b a n w a s t e w a t e n s b y m i c r o a [ g a e , a p i t o t - s c a [ e f a c i t i t y w a s e r e c t e d d o w n - r i v e r f r o m a s e c o n d a r y t r e a t m e n t p t a n t ( a c t i v a t e d s t u d g e ) t o c a t e d 8 0 k m n o r t h o f Q u 6 b e c C ' i t y ( C a n a d a ) . T h e o b j e c t i v e s u , e r e t o t r e a t s e w a g e a n d t o g e n e r a t e a n a t g a I b i o m a s s o f n u t r i t i o n a I v a t u e . R e s u t t s

+ D 6 p a r t e m e n t d e b l o l o g i e e t C e n t r e d e r e c h e r c h e e n n u t r i t i o n U n i v e r s i t d L a v a l - S a i n t e - F o v ( Q u 6 b e c J , C a n a d a G ' l K 7 P 4 ,

2 0 8 Seienees de Lteant 4, no2-3

i n d i c a t e d t h a t t h e s y s t e m p r o v i d e d w i t h n i g h t i t t u m i n a t i o n r e m o v e d a b o u t 8 8 % o f a m m o n i u m ( N - N H q + ) , 4 2 % o f n i t r a t e ( N - N 0 3 - ) a n d 6 5 % o f p h o s p h a t e ( P - P O a - " ) . T h e s y s t e m n o t p r o - v i d e d w i t h a r t i f i c i a I i t L u m i n a t i o n e I i m i n a t e d 7 2 % o f N - N H q + , 2 7 % o f N - N O 3 - a n d 5 3 7 " o f P - P o , , - 3 . P r o d u c t i v i t y e x h i b i t e d s e a s o n a I v a n i a t i o n s a n d r a n g e d f r o m 1 , 5 t o 1 ? r O g . n - 2 . d - 1 a l g a e ( d r y w e i g h t ) . A t t h o u g h t h e s y s t e m n e e d s o p t i m i z a t i o n , b i o L o g i - c a I r e c y c t i n g o f w a s t e w a t e r i s a p r o m i s ' i n g a L t e r n a t i v e , e v e n i n a c o t d t e m p e r a t e c t i m a t e w h e r e t h e n a w m a t e r i a [ s ( w a s t e - w a t e n s ) a r e a t m o s t i n e x h a u s t i b t e .

1 - I N T R o D U c r r o N

L a m i s e e n S v i d e n c e d e t ' u t i l i s a t i o n d e s m i c r o a l g u e s p o u r I e t r a i t e -

ment des eaux us6es dEcoule en grande partie des travaux de CALDWELL

( 1 9 4 6 ) . A cette 6 p o q u e , c e s e x p 6 r i e n c e s , q u i l a n g a i e n t f i d 6 e d ' u t i l i s e r I e s s u b s t a n c e s n u t r i t i v e s d e s e a u x u s 6 e s p o u r I a c r o i s s a n c e d e s a l g u e s ' e u r e n t l r e f f e t d r u n v 6 r j - t a b l e c o u p d e t h 6 d t r e , c a r l e p r o c 6 d 6 , e n p l u s d ' 6 v i t e r I ' a p p o r t c o 0 t e u x e n e n g r a i s a r t i f i c i e l , s e r 6 v 6 1 a i t u n m o y e n

prometteur pour Ia d6pollution des eaux us6es dorndstigues (GOTAAS et aL.'

1 9 5 4 ) - A i n s i p r i t n a i s s a n c e I e c o n c e p t d e I a v a l o r i s a t i o n d e s e a u x u s 6 e s p a r c u l t u r e d e m i c r o a l g u e s ( S H E L E F e t a L . , 1 9 7 5 ) .

A u c o u r s d e s t r o i s d e r n i € r e s d 6 c e n n i e s , I e r 6 l e d e s m i c r o a l g u e s c o m m e a g e n t s 6 p u r a t e u r s d e s e a u x u s 6 e s s ' e s t p r 6 c i s 6 d a v a n t a g e :

- enldvement des sels nutritifs ( a r n m o n i u m , N H + + ; nitrate, N o : - i p h o s p h a t e , p o q - 3 ) p a r j - n c o r : p o r a t i o n e t t r a n s f o r m a t i o n e n b i o m a s s e u t i l i - s a b l e ( S E E L E F et aL., 7 9 8 0 ) i

- augmentation d u p H p a r l a p h o t o s y n t h € s e : p r d c i p i t a t i o n d u P O + - 3

(DORAN et BOYLE, l9l9 i SEKOULOV, 19'19) ; 6limination de I'azote sous

f o r m e a m m o n i a c a l e ( N H 3 ) p a r effet d ' e n t r a i n e m e n t g a z e u x ( R E G A N et

MCKTNNEY, 1977) ;

- diminution de la demande biologique en oxygdne (DBO). Ce ph6nom€ne

est attribuable d la fonction h6t6rotrophe des reicroalgues (ABELIOVICE

e t W E f S M A N , 1 9 7 8 ) e t a u x b a c t 6 r i e s d u m i l i e u q u i s u b s i s t e n t ;

- oxyg6nation d e 1 ' e a u p a r I a p h o t o s y n t h d s e , c e q u i c o n t r i b u e i o x y d e r I a m a t i d r e o r g a n i q u e r 6 s i d u e l l e ( S H E L E F e t a L . , 1 9 7 6 \ ;

- action bactEricide r 6 d u i s a n t I a s u r v i e d e s p a t h o g d n e s ( D O R , 1 9 8 0 ) t - r6cup6ration d u C O z d i s s o u s e t g a z e u x ( d 6 9 a q 6 p a r l . ' o x y d a t i o n d u

carbone organique au cours du traitement secondaire) par Le biais de Ia

p h o t o s y n t h e s e ( A z o v et aL., t 9 8 2 ) .

O u t r e c e s c a r a c t 6 r i s t i q u e s l i 6 e s i 1 ' 6 p u r a t i o n , I e s m i c r o a l g u e s r e c 6 - l e n t d ' a u t r e s a v a n t a g e s . C e s o r g a n i s r n e s p r 6 s e n t e n t u n t r d s h a u t r e n d e r n e n t q u a n t d 1 ' u t i l i s a t i o n d e 1 ' 6 n e r g i e s o l a i r e . S H E L E F e t S O E D E R ( 1 9 8 0 ) m e n - t i o n n e n t q u e I e c o e f f i c i e n t d e c o n v e r s i o n d e I ' 6 n e r g i e s o l a i r e i l e s r n i c r o -

algues se situe entre 4 et 8 g. ce pourcentage correspond au rapport de

Ia valeur galorifique de combustion des alques photoautotrophes produites

s u r u n e s u r f a c e d o n n 6 e s u r l a v a l e u r 6 n e r q 6 t i q u e d e s r a < l i a t i o n s l u m i n e u -

Epuration tertiaire par production de micxoalgues 2 0 9

s e s d i s p o n i b l e s p o u r I a p h o t o s y n t h e s e r e g u e s s u r I a m 6 m e s u r f a c e . C e s

r6sultats sont comparables aux valeurs obtenues par les plantes en Ca

les plus productives, comne Ia canne d sucre ou le sorgho (SHELEF et

S O E D E R , 1 9 8 0 ) . L e c o e f f i c i e n t d e c o n v e r s i o n p o u r l e s p l a n t e s a g r i c o l e s t r a d i t i o n n e l l e s n ' e s t q u e d e 1 , 5 % ( S H E L E F e t a L . , 1 9 7 8 ) .

On remarque que Ie principal m6rite du systeme est de reconstj-tuer

r i g o u r e u s e m e n t l e p r o c 6 d 6 d ' a u t o - 6 p u r a t i o n n a t u r e l l e d u m i l i e u a q u a t i - q u e ' - I e p r i n c i p e 6 t a n t I e m 6 m e p o u r l ' 6 c o s y s t E r n e t e r r e s t r e - et d'en o p t i m i s e r l e s p r o c e s s u s . P a r m i l e s d i f f 6 r e n t s t y p e s d e p r o c 6 d 6 s e x i s - t a n t s , o n r e t r o u v e :

- 1'6tang non a6r6 : crest Ie plus simple des systemes. Les eaux u s d e s s o n t a c h e m i n 6 e s d a n s u n e d 6 p r e s s i o n o r f 1 ' a c t i v i t 6 b a c t 6 r i e n n e

d6grade Ia matiere organique et oi les mj-croalgues assimilent une par-

t i e d e s e l s n u t r i t i f s . L a b i o m a s s e d r a l g u e s s 6 d i m e n t e v e r s I e f o n d e t n ' e s t p a s r 6 c u p 6 r 6 e ;

- 1'6tang a 6 r 6 : 6 t a n g d ' o x y d a t i o n o i 1 ' o x y g 6 n a t i o n d u r o i l i e u e s t a m 6 - I i o r 6 e p a r u n d i s p o s i t i f d ' a 6 r a t i o n . L a b i o m a s s e d ' a l g u e s n ' e s t p a s

r 5 a " n 6 r 6 o . - v v u r v r v v ,

- foss6 d'oxydation : c e s y s t d m e e s t c o n s t i t u 6 d e b a s s i n s o v a l e s p e u p r o f o n d s ( 3 0 - 50 cm), oD I'adration e t l ' a g i t a t i o n s o n t o p t i m i s 6 e s d e

f a g o n d f a v o r i s e r I a c r o i s s a n c e d e s a l g u e s q u i s o n t p a r f o i s r 6 c o l t S e s ; - les algues activ6es : u n e s u s p e n s i o n c o n c e n t r 6 e d r a l g u e s e t d e b o u e s b a c t 6 r i e n n e s e s t n 6 1 a n g 6 e d a n s u n b a s s i n a 6 r 6 . L a b i o m a s s e m i x t e , q u i a a i n s i I a p r o p r i 6 t 6 d e s 6 d i m e n t e r ( d a n s u n d e c a n t e u r o u p e u a p r d s I ' a r r 6 t d e 1 ' a 6 r a t i o n ) , p e u t C t r e r e m i s e e n c i r c u l a t i o n d a n s I e s y s t C m e . L e p r o - c 6 d 6 e s t p e r f o r m a n t i I ' 6 c h e 1 l e d u l a b o r a t o i r e ( , J o H N et BoKTL, 1979 ; G U P T A e t P R A B H A K A R R A o , 1 9 8 0 ; B o K r L e t J o H N , 1 9 8 1 ) , m a i s n ' a p a s e n c o r e 6 t € 6 p r o u v S d 1 ' 6 c h e l l e - p i l o t e . I l e s t d o u t e u x q u e I a b i o m a s s e s o i t r 6 c u - p 6 r a b l e p o u r d e s f i n s n u t r i t i o n n e l l e s ( c f . t n f r a ) .

L ' i m p o r t a n c e d e p r o c € d e r d u n t r a i t e m e n t t e r t i a i r e d e s e f f l u e n t s d o m e s t i q u e s p o u r e m p € c h e r 1 ' e u t r o p h i s a t i o n d e s m a s s e s d ' e a u e s t m a i n t e - n a n t b i e n 6 t a b l i e ( N E L S o N et RAND, 1967 ; SHELEF et HALPERIN, 1970). Les

trois prexoiers systCmes ci-dessus rnentionn6s, qui sont les plus couram-

m e n t u t i l i s 6 s , e f f e c t u e n t u n t r a i t e m e n t s e c o n d a i r e e t ' a c c e s s o i r e m e n t , u n t r a i t e m e n t t e r t i a i r e p a r t i e l . c e p e n d a n t , I a n 6 c e s s i t 6 d ' u n e t e m p 6 r a t u - r e a s s e z 6 1 e v 6 e e t I e s b e s o i n s e n e s p a c e e t e n e n s o l - e i l l e m e n t r e s t r e i - g n e n t l e u r u t i l i s a t i o n a u x r 6 g i o n s c h a u d e s e t e n s o l e i l l d e s . E n c l i m a t t e m p 6 r 6 f r o i d , l e s s y s t C m e s d o i v e n t € t r e o p t i m i s 6 s e t , d c e t 6 g a r d , i I

semble plus avantageux de s6parer physiquement le traitement secondaire

d u t e r t i a i r e . U n e n s e m b l e d e r a i s o n s d e d i f f 6 r e n t s o r d r e s m o t i v e n t c e

choix :

- Ia fonction photoautotrophe des microalgues qui a cours pour effec-

tuer un traitement tertiaire est affect6e par 1a turbidit6 de la culture

b a c t 6 r i e n n e a c c o m p l i s s a n t I e t r a i t e m e n t s e c o n d a i r e . D e p l u s , I a c o e x i s - t e n c e i n t e n s i v e d e c e s d e u x g r o u p e s c o m p o r t e d ' a u t r e s a s p e c t s n € f a s t e s c o m m e I a c o n c u r r e D c e p o u r l e m i l i e u o u I r e x c r 6 t i o n p a r l e s a l g n : e s d e s u b s t a n c e s i n h i b i t r i c e s p o u r l e s b a c t 6 r i e s e t v i c e - v e r s a ( D O R , 1 9 8 0 ) ;

- les risques t o x i c o l o g i q u e s d e 1 a b i o m a s s e d ' a l g u e s d e s t i n 6 e d 1 ' a l i -

mentation animale sont auqment6s lorsque cette derniEre est associ6e aux

b o u e s b a c t 6 r j - e n n e s d a n s l e s q u e l l e s s ' a c c r m u l e n t m 6 t a u x l o u r d s , p e s t i c i d e s

et autres substances toxiques t

- plusieurs m u n i c i p a l i t 6 s p o s s d d e n t d 6 j a a u Qu6bec des systdmes de t r a i t e m e n t s e c o n d a i r e ( 6 t a n g a6r6, boues activdes, b i o - d i s q u e , e t c . ) d o n t l e r e n d e m e n t e s t s a t i s f a i s a n t .

2 1 0 Seienees de Lteau 4

L e b u t d e I a p r 6 s e n t e 6 t u d e 6 t a i t d o n c d ' 6 v a l u e r 1 a f a i s a b i l i t 6 d ' u n t r a i t e m e n t t e r t i a i r e a v e c m i c r o a l g u e s c o u p l 6 i u n t r a i t e m e n t s e c o n d a i r e t r a d i t i o n n e l . L ' h y p o t h d s e d e d 6 p a r t p e u t s e f o r m u l e r e n c e s t e r r n e s ; e s t - i l p o s s i b l e , s a n s i n f r a s t r u c t u r e s o n 6 r e u s e s , d ' e x p l o i t e r e f f i c a c e - m e n t u n e s t a t i o n d e r e c y c l a g e b i o l o g i q u e d 1 ' 6 c h e l l e - p i l o t e t o u t a u l o n g d e I ' a n n 6 e e n c l i m a t t e m p 6 r 6 f r o i d ?

2 - l l n r E n r E L E r M E T H o D E S

L ' i n s t a l l a t i o n a 6 t 6 6 r i g 6 e i L a s t a t i o n d e r e c h e r c h e d e I a l ' o r 6 t M o n t m o r e n c y ( 4 7 " 7 9 ' N , 7 1 o 9 ' O ) s i t u 6 e d 8 0 k m a u n o r d d e l a v i l l e d e Q u 6 b e c ( C a n a d a ) , 5 u n e a l t i t u d e d e 6 4 0 m . L e m i l i e u e s t s o u n i s 5 . u n c l i m a t t e m p 6 r 6 f r o i d e t h u m i d e c a r a c t 6 r i s 6 p a r u n e n s o l e i l l e r n e n t r 6 d u i t ,

d'abondantes pr6cipitations et un€ temp6rature moyenne annuelle proche

du point de cong6lation. Le tableau 1 cornpare le contexte climatique de

1 ' e m p l a c e m e n t d . d r a u t r e s r E q i o n s d e I t A m 6 r i q u e d u N o r d . L a r i g u e u r d e s

conditions climatiques de Ia r6gion nous pennet de penser que si le sys-

t d m e f o n c t i o n n e 5 . c e t e n d r o i t , i I f o n c t i o n n e r a a fortiori a i l l e u r s d a n s 1 e Qu6bec n6ridional.

TabLeau 1

CLimats de queLques ?Agil)ns d'Antdrique du Nord

L i e u T " a n n u e l l e E n s o l e i l l e m e n t R a d i a t i o n s D e g r d s - j o u r s n o y e n n e a n n u e l m o y e n s o l a i r e s a n n u e l s d e

( c ) ( b ) m o y e n n - e s c r o i s s a n c e

( w . m - z ) 1 > 5 " C ) *

ForCt Montmorency

{ q i t o i ' 5 t r r d a \

Montreal New-York Miami

0 , 1

- - 1 o q 3 r r o 3

1 7 6 0 1 9 7 5 1 2 5 0 0 q 2 9 o O q

1 5 1 ( 9 9 ) * {

1 5 1 I t694

1 0 0 0 20002 3 O O O 3

2 1 8 \ 5 9 0 0 3

* p o u r c h a c u n e d e s t e m p 6 r a t u r e s m o y e n n e s J o u r n a l i D r e s , c h a q u e d e g r 6 C e l s i u s a u - d e s s u s d e 5 e s t c o n s i d 6 r 6 c o r r n e u n d e g r € - j o u r .

* * V a l e u r s o u s s e r r e . ] w i l s o n ( 1 s 7 1 ) .

- E n e r g i e , | ! n e s e t R e s s o u r c e s ( 1 9 8 1 ) . 3 S o l a r E n e r g y R e s e a r c h T n s t i t u t e ( 1 9 8 ' 1 1 . q l l - s . D e n a r t m e n t o f C o m m e r c e ( 1 9 6 8 ) .

L ' i n s t a l l a t i o n ( f i g u r e s 1 a e t 1 b ) c o m p r e n a i t t r o i s b a s s i n s d e c u l t u r e r e c t a n g u l a i r e s c o n s t r u i t s e n c o n t r e p l a q u 6 e t r e n d u s 6 t a n c h e s p a r d e s j o i n t s d e s i l i c o n e e t u n e c o u c h e d e p e i n t u r e m a r i n e . A f i n d ' a s s u r e r l a t u r b u l e n c e n 6 c e s s a i r e d I a b o n n e c r o i s s a n c e d e s a l g u e s , d e s h 6 I i c e s d p r o p u l s i o n e n t r a i n 6 e s p a r d e s m o t e u r s o n t 6 t 6 u t i l i s € e s . U n e p a r o i l o n -

gitudinale a 6t.6 plac6e au centre de chaque bassin afin de favoriser une

c i r c u l a t i o n d i r e c t i o n n e l l e d e I a c u l - t u r e e t d ' e m p € c h e r l a s 6 d i m e n t a t i o n .

Epuration tertiafue par produetion de mieroaLgues ^{2 1 1}

Fiqure 7a

InstaLLation-piLote dZ z'ecyeLage des eaux usdes parmieroalgues d La For'6t MontmoreneA

A g i t a t e u r Souttleur -.-

,r'-l--- Ecrairage

l ' \ , / ) a i t i l i c i € l ( 1 O O O w )

(__=_l/ -

, / t / \

S o r i i e d u m i l i s u ftolt. &r .lgu..)

Figtre 1b

cataettiristiques tgpiques des bassins de cuLtur.e de microaLgues

L e t a - b l e a u 2 r 6 s u m e l e s c a r a c t 6 r i s t i q u e s t e c h n i q u e s d e f i n s t a l l a t i o n . L e s c u l t u r e s d e S c e n e d e s n 6 7 s p . o n t 6 t 6 m e n 6 e s e n m o d e s e m i - c o n t i n u s u r u n e p 6 r i o d e d e 1 0 m o i s ( a o 0 t - m a i 1 9 8 3 ) E n m o y e n n e ' p r d s d e 6 0 B d u v o l u m e d e l a c u l t u r e 6 t a i t r e t i r 6 c h a q u e s e m a i n e , e t r e m p l a c 6 p a r d e 1 ' e f f l u e n t s e c o n d a i r e .

L a t e n e u r e n s e l s n u t r i t i f s ( N - N O g - r N - N H q * , p - P o 4 - 3 ) 6 t a i t m e s u r 6 e a v a n t e t a p r E s c h a q u e d i l u t i o n d e s c u l t u r e s , a I ' a i d e d ' u n l a b o r a t o l r e p o r t a t i f . E t a n t d o n n 6 f a f a i b l e c h a r g e d e I ' e f f l u e n t e n s u b s t a n c e s i n o r g a n i q u e s a c e r t a i n e s p 6 r i o d e s d e I ' a n n 6 e ( l o r s q u e I ' a c h a l a n d a g e i I a s t a t i o n d e r e c h e r c h e s e t r o u v a i t r 6 d u i t ) , I a t e n e u r e n s e l d e I ' e f - f l u e n t p r o v e n a n t d e I ' u s i n e d e t r a i t e m e n t s e c o n d a i r e 6 t a i t a j u s t d e p a r I ' a j o u t d . ' e n g r a i s a z o t 6 ( " N u t r i t e 3 4 - 0 - 0 " ) e t p h o s p h o r 6 ( K H z P O q ) d e

2 1 2

f a g o n d m a i n t e n i r l e s c o n c e n t r a t i o n s s u p 6 r . i e u r e s d ? , O m g / L p o u r I ' a z o t e ( N - l t o 3 - + N - N H 4 + ) e t d 0 , A m g / I p o u r l e p h o s p h o r e ( P - P o 4 - ' ) .

TabLeau 2

Caraetdristi.ques teehniques de 7 | instaZLation piLote de traitement tez,tiaiz,e par microaLgues d La For)t Montmorency

- nombre

- d i m e n s i o n ( l o n g u e u r x l a r g e u r x p r o f o n d e u r ) - s u r f a c e t o t a l e

- systCme de tyPe A : 2 bassins d o t d s d ' 6 c l a i r a g e a r t i f i c i e l n o c t u r n e ( 4 O w / n ' l ; c u l t u r e d e 3 5 c m d e p r o f o n d e u r ; v o l u m e d e 7 7 0 0 L

- s y s t e m e d e t y p e B : 1 b a s s i n n o n d o t € c l ' d c l a i r a g e a r t i f i c i e l ; c u l t u r e d e 2 5 c m d e p r o f o n d e u r ; volume de 2750 L

SYSTEME D'AGITATION

- 3 moteurs de 248 W, avec h6lice i p r o p u l s i o n - v i t e s s e c l e c i r c u l a t i o n d e I a c u l t u r e

3 4 , 6 m x 2 , 4 m x 0 , 6 m

3 3 m 2

SYSTEME D'AERATTON - air force (ponpe a

4 5 n 3 / h \ d a n s d e s f i x 6 s a u f o n d d e s m i c r o b u l l e s ) - t a u x d ' a 6 r a t i o n :

1 . ' h e u r e ( 4 / h )

a i r , 1 4 9 2 W , 1 3 7 0 R P M ' d e b i t d e t u b e s d ' i r r i g a t i o n " T r o y - F l o - T h r u "

b a s s j - n s e t l a i s s a n t 6 c h a P P e r d e s 4 fois le volume de Ia culture a

double paroi de

a l a s u r f a c e d e s

( " 400 RPM) 5 U c m / s

4-72 mg/L 2-5 mq/L 1 - 3 m g l l ,

4 5 I 3 0 8

1 8 - 8 . C 8 - 4 " c 4 - 6 " C 6 - 1 8 " c EFFLUENT SECONDAIRE

c o m p o s i t i o n : n i t r a t e s ( t l - l O : - ) amon j.um (N-NHq +) p h o s p h a t e s ( p - p o q - 3 ) SERRE

- Marque : "Harnois" de type nordique a p o l y 6 t h y l C n e

- A t t 6 n u a t i o n d e l a l u m i C r e d i s p o n i b l e bassins : - novembre - mars

- avril - o c t o b r e TEMPERATURE DE L'AFFLUE}fI AoOt-octobre

Novemlcre-j anvier F 6 v r i e r - a v r i 1 m a 1 - j u i I l e t

L a p r o d u c t i o n d e b i o m a s s e d r a l g u e s 6 t a i t e s t i m 6 e a p a r t i r d e f r a c t i o n s a l i q u o t e s ( 5 0 m I ) f i l t r 6 e s s u r f i l t r e s p e s 6 s ( W H A T M A N 3 4 H P ) , s 6 c h 6 s A I ' 6 t u v e ( 9 7 " C ) p e n d a n t 2 4 h , p 1 a c 6 s a u d e s s i c c a t e u r p e n i l a n t 2 h e t r e p e - s 6 s . L ' 6 t a - b l - i s s e m e n t d e d r o i t e s d e c o r r 6 l a t i o n e n t r e I a d e n s i t 6 o p t i q u e i 6 7 8 n m ( S T E I N , 1 9 7 5 ) e t l e p o i d s s e c n o u s a p e r m i s d ' 6 v a l u e r I a b i o m a s -

se directement par Ia lecture du spectrophotometle. La productivit6 est

d 6 f i n i e c o n m e I a b i o m a s s e s C c h e p r o d u i t e p a r u n i t 6 d e s u r f a c e e t p a r u n i - t 6 d e t e m p s . D e f a g o n d p o u v o i r d 6 t e r m i n e r f i n f l u e n c e d ' u n e p r o l o n g a t i o n

Egtnation tertiaire par produetion de mieroalgues 2 1 3

d e l a p d r i o d e I u m i n e u s e , d e u x d e s t r o i s b a s s i n s 6 t a i e n t d o t 6 s d r u n s y s - t d m e d ' 6 c l a i r a g e a r t i f i c i e l ( l a m p e s de sodium (40 vl/n2 ; 375 - 725 nm)

fonctionnant durant Ia nuit. Ces deux bassins qui contenaient des cul-

tures de 35 cm de profondeur sont d6sign6s dans le texte par systEme de

type A. Le systeme de type B consistait en un bassin ne recevant pas

d ' 6 c l a i r a g e a r t i f i c i e l e t c o n t e n a n t u n e c u l t u r e d e 2 5 c m d e p r o f o n d e u r .

3 - R E s u t - T A T S E T D I S c u s s I o N

T a u x d ' 6 p u r a t i o n

Les valeurs recommand6es pour 1a teneur en phosphore (P-PO+-3) de

I ' e f f l u e n t d ' u n e u s i n e d e t r a i t e m e n t t e r t i a i r e s e c h i f f r e n t g 6 n 6 r a l e -

ment 5 un maximum de 1 mg/I. De fagon plus pr6cise, aprds dilution

d.ans un milieu r6cepteur, les concentrations en azote et en phosphore

ne iloivent pas exc6der O,l mg/I et 0,01 mg,/l respectivement, pour emp6-

c h e r 1 ' h y p e r e u t r o p h i s a t i o n ( S H E L E F e t a L . , 1 9 8 0 ) . L e t a u x d e d i l u t i o n

de l'effluent final 6tant approximativement de 1/800, Ies valeurs obte-

n u e s l e s p l u s 6 1 e v 6 e s s e c h i f f r e n t a 0 , 0 1 4 0 m q N , / L e t d 0 , 0 0 1 5 n g P / L .

Les figures 2 eL 3 pr6sentent pour chaque saison les val-eurs du taux

A u l o m n e H i v e r

P a i n i e m p s € t ; "

N-No3 r-xxf, r-ro-f; n.noJ n-nxf p-po.{

N u t r i m e n t s

a 2 o o

E l o o o ^

o

Eo .a)

c 4 0 0 -o

x 3 0 o

:

F 2 o o 1 0 0 o

N t""",n I de type A

%".t"rn 2 de type I

E e.ssin de type B

Figure 2

?aun d?enLDuement des nutri,ments seLonLes saisons ( For,€t Montnoreney 1983-1984 )

* * L e s d o n n 6 e s p o u r l e s m o i s d e j u i n e t j u i l l e t o n t 6 t 6 e s t i m 6 e s h l ' a i d e

d ' u n e d r o i t e d e c o r r d l a t i o n e n t r e l e t a u x d ' e n l D v e m e n t e t 1 ' 6 n e r e i e

r e Q u e p a r 1 e s c u l t u r e s ( c f . 6 q u a t i o n s I e ] e t [ + ] 1 ,

2 L 4

d ' e n l 6 v e m e n t , d e l a t e n e u r e n s e l s d e 1 ' a f f l u e n t e t d e I ' e f f l u e n t , d u

pourcentage dr6puration correspondant et du taux de renouvellement moyen

d e s c u l t u r e s .

A u l o m n e

P , i n t e m p s

N - N o ; x - r i x l e - e o f

x , x o ] x . n x f r - n o l

A u t o m n e l l i v e r P r i n l e m p s E t e

S a i s o n s

B a s 3 l n s d e t y p e A ( f r o y e n n e d e 3 d e u r )

=

B a s s i n d . t y p e I

Figure 3

Pou?centage d'dpu'ntlon des eantn usAes et tour de renouueLLement des euLtures seLon Les saisons (Foydt Montrnorencg 1983-1984)

* L e s c h i f f r e s i n d i q u e n t l e s t e n e u r s [ e n m g l L d e N o u P ] e I ' e n t r 6 e e t d l a s o r t i e d e s b a s s i n s .

Quoique la profondeur des bassins pour les cultures dot6es (A) et non

d o t 6 e s ( B ) d'6clairage a r t i f i c i e l s o i t d i f f 6 r e n t e , I ' 6 t u d e c o m p a r a t i v e d e s p a r a m d t r e s e s t p o s s i b l e , c a r I ' a n a l y s e d e s c o r r 6 l a t i o n s e n t r e 1 r 6 n e r - g i e t o t a l e ( I u m i n e u s e e t c o l o r i f i q u e ) f o u r n i e a u x c u l t u r e s e t I a p e r f o r - m a n c e d u s y s t C m e p o u r I a p r o d u c t i v i t 6 e t l e t a u x d ' 6 p u r a t i o n r 6 v 6 1 e q u e I a p r o f o n d e u r n r a p a s d ' e f f e t s i g n i f i c a t i f ( t e s t d e S t u d e n t e n t r e l e s d r o i t e s ; p > 0 , 0 5 ) .

L t 6 v o l u t i o n d e s v a l e u r s d e p r o d u c t i v i t 6 e s t d 6 f i n i e p a r I ' 6 q u a t i o n A 1 p o u r r e systcme A (bassins profonds, 6 c r a i r a g e a r t i f i c i e l ) e t p a r r ' 6 q u a - t i o n B l p o u r l e s y s t C m e B ( b a s s i n p e u p r o f o n d , s a n s d c l a i r a g e a r t i f i c i e l ) ; I ' 6 v o l u t i o n d e s v a l e u r s d ' 6 p u r a t i o n e s t d 6 f i n i e p a r 1 ' 6 q u a t i o n a 2 p o u r I e

1 0 0

o oc

.:

? ' o o

x

t E l o o F o E { e o

g \ B d u o

E . ^

9 [ o n E f ^ - .o c,a q F E

Epuration terti,an}e par producl:ion de nicroaLgues 2 1 5

s y s t e m e A e t p a r l r 6 q u a t i o n 8 2 p o u r I e s y s t e m e B .

( 1 ) A 1 | y = 2 8 , 6 7 5 x + 1 6 8 , 0 5 1 ;

r = 0 , 9 0 1 r 6 c a r t - t y p e d e I a p e n t e = 6 , 5 4 ( 2 ) 8 1 : Y = 3 7 , O L 9 x + 8 2 , 5 4 7 ;

r = 0 , 9 5 8 ; 6 c a r t - t y p e d e I a p e n t e = 8 , 8 9 y = p u i s s a n c e s o u s f o r m e l u m i n e u s e e t c a l o r i f i q u e ( M J / d )

; = p r o d u c t i v i t 6 ( g , / m 2 . d )

( 3 ) A 2 : y = 0 , 3 2 L x + I 3 2 , 4 L O ; r = O,989 ; 6cart-type de ( 4 ) 8 2 ? y = 0 , 3 7 2 x + 6 4 , 5 4 0 ;

r = 0,993 ; 6cart_type de

I a p e n t e = 0 , 0 6 2

l a p e n t e = 0 , 0 8 2

y = puissance sous forme lumineuse et calorifique (MJld)

x = v i t e s s e d ' 6 p u r a t i o n ( m g ( N - N H , . + + N - N o : - + P - P o 4 - 3 ) 1 n 2 . a )

L e s v a l e u r s d u t a u x d ' e n l d v e m e n t ( = vitesse d ' 6 p u r a t i o n ) i n d i q u e n t q u e p o u r 1 e s p o u r c e n t a g e s d ' d p u r a t i o n e t I e s t a u x d e r e n o u v e l l e m e n t

rapport6s aux figures 2 et 3, Ies temps de r6tention pour chaque dur6e

d e s p h a s e s s e m j - - c o n t i n u e s s o n t e n m o y e n n e d e 3 , 3 j o u r s p o u r I r a u t o m n e , d e 8 , 5 j o u r s p o u r I ' h i v e r , d e 5 , 8 p o u r 1 e p r i n t e m p s e t d e 3 , 5 j o u r s p o u r I ' 6 t 6 . L e t e m p s p l u s c o u r t i I ' a u t o m n e , i m o o s 6 p o u r d e s r a i s o n s

Iogistiques, explique un pourcentage d'6puration et un taux d.e renou-

v e l l e m e n t p l u s f a i b l e s i c e t t e s a i s o n .

De fagon g6n6rale, Ie rapport pond6ral azote/phosphore

( N - N H , , + + N-No3-/P-Po,.-3) d ' u n e f f l u e n t s e c o n d a i r e s e s i t u e a u x e n v i r o n s d e 1 1 ( W E I M E R G E R e t a L . , 1 9 6 6 \ , c e q u i c o r r e s p o n d i n c i d e r m l e n t a u r a p p o r t N / P d e L a b i o m a s s e d ' a l g r u e s . C e l u i d e I ' e f f l u e n t u t i l i s 6 a v a r i 6 d e 3 , 6 i 8 , 4 ( f i g u r e 3 ) ; s i c e r a p p o r t s ' 6 t a i t a p p r o c h 6 d a v a n t a g e d e l a "normale" d e s e f f l u e n t s ( N / P = 1 7 ) , I e s t a u x d ' 6 p u r a t i o n d u P o r , - ' a u r a i e n t v r a i s e m b l a b l e m e n t 6 t 6 e n c o r e p l u s 6 l e v 6 s . L a q u a n t i t 6 d ' a z o t e

est donc limitative dans ce cas par rapport au phosphore.

I l e x i s t e d e u x m o d e s d e f o n c t i o n n e m e n t d e s s y s t E m e s d ' 6 p u r a t i o n p a r m i c r o a l g u e s : I ' u n v i s e d m a x i m i s e r l a p r o d u c t i o n d e b i o m a s s e d ' a l g u e s e t I ' a u t r e c h e r c h e d o p t i m i s e r 1 ' 6 p u r a t i o n . L e p r e m i e r c o n s i s t e i n e j a m a i s I i m i t e r l e m i l i e u d e c u l t u r e e n s e l s n u t r i t i f s ; I a l u m i d r e d e -

vient alors le facteur limitatif (DE PAtllil et VAEF.ENBERGH, 1981) . Le deu-

xidme vise A 6lirniner complEtement ces sels qui deviennent alors Ie fac-

t e u r : I i m i t a t i f . D a n s 1 e p r 6 s e n t t r a v a i l , I a s t r a t e g i e e m p l o y 6 e a 6 t 6 c e l l e d ' r : n c o m p r o m i s e n t r e c e s d e u x m o d e s o p p o s 6 s . A i n s i , s i I ' o n c h e r -

che i atteindre un pourcentage d'dpuration maxirnal, Ie temps de r6ten-

tion doit Ctre augment6 au d6triment de Ia production de biomasse.

L e s r 6 s u l t a t s o b t e n u s I ' o n t 6 t 6 d a n s d e s c o n d i t i o n s s u b - o p t i m a l e s - L a t r a n s m i s s i o n d e l a l u m i d r e d e l a s e r r e u t i l i s 6 e ' q u i 6 t a i t d e 5 5 % e n h i v e r , e t d e 7 0 ? p o u r I e r e s t e d e I ' a n n 6 e , p o u r r a i t s a n s d o u t e C t r e a u g m e n t 6 e , d ' a p r d s n o s m e s u r e s , d e q u e l q u e 2 5 z e n m o d i f i a n t I ' i n s t a l l a -

tion physique (couche de poly6thylEne unique, orientation optimale de Ia

s e r r e p a r r a p p o r t a u s o f e i l , s e r r e d e t y p e " B r a c e " m o d i f i 6 e , e t c . ) .

Etant donn6 1a d6pendance presque directe du systdme face au facteur de

I u m i n o s i t 6 , I e s r e n d e m e n t s ( t a u x d'6puration e t p r o d u c t i v i t e ) ' p o u r - r a i e n t € t r e a u c r m e n t 6 s d ' e n v i r o n 2 0 E .

z f o S c i e n c e s d e L t e a u 4 , n o 2 - 3

La conception d'un systCme a une importance consid6rable sur son ren-

d e m e n t . E n d 6 p i t d e c o n d i t i - o n s c l i m a t i q u e s r i g o u r e u s e s , I e s c a r a c t 6 r i s - t i q u e s d e I ' i n s t a l L a t i o n d e I a F o r e t M o n t m o r e n c y ( f o r n : e et profondeur d e s b a s s i n s , d i s p o s i t i f d ' a g i t a t i o n e t a 6 r a t i o n p a r m i c r o b u l l e s ) o n t p e r m i s d ' o b t e n i r d e s r S s u l t a t s 6 q u i v a l e n t s o u s u p 6 r i e u r s d . c e u x o b t e n u s p a r D E L A N o f r E e t aL., ( 1 9 8 3 a ) dans des rEgions plus m6riilionales.

1 1 e s t i m p o s s i b l e d e c o m p a r e r l e s r e n d e m e n t s d ' 6 p u r a t i o n o b t e n u s A d ' a u t r e s t r a i t e m e n t s t e r t i a i r e s i n t e n s i f s 6 t a n t d o n n 6 I ' i n e x i s t e n c e d e t e l s s y s t e m e s a u Qu6bec. Toutefois, A t i t r e d e r e p 6 r e , o n p e u t c o m p a r e r l e s y s t E m e 6 t u d i 6 a u s y s t E m e c o u r a m m e n t u t i l i s 6 , s o i t I ' 6 t a n g a 6 r 6 . P a r

rapport aux val-eurs d'enlEvement du phosphore pr6sent6es dans 1'6tude de

N A R A S I A H e t a L . , ( 1 9 8 2 ) pr6s de Sherbrooke ( 1 7 0 km au sud-sud-est d e Q u 6 b e c ) , l t i n s t a l l a t i o n d e I a F o r 6 t M o n t m o r e n c y s e r d v d l e d e u x f o i s p l u s e f f i c a c e ( e n terme de pourcentage d ' 6 p u r a t i o n ) p o u r I e s y s t 6 m e B o u t r o i s f o i s p l u s e f f i c a c e p o u r I e s y s t e m e A. L'6timination d u p h o s p h o r e r 6 s u l t e i c i n o n s e u l e m e n t d e I ' a s s i m i l a t i o n p a r l e s a l q u e s , m a i s a u s s i d u p r o - c e s s u s d e c o p r 6 c i p i t a t i o n . Q u o i q u ' i 1 s o i t n o r m a l q u ' u n t r a i t e m e n t t e r - t i a i r e a i t d e s r e n d e m e n t s s u p 6 r i e u r s A u n t r a i t e m e n t s e c o n d a i r e e n t e r - m e s d ' e n l d v e m e n t d e s n u t r i m e n t s , i I c o n v i e n t d e n o t e r q u e c e t t e c o m p a r a i - s o n e s t p r 6 s e n t 6 e a f i n d ' i l l u s t r e r I ' a m d l i o r a t i o n p o s s i b l e d e s s y s t e m e s d 6 j i e x i s t a n t s p a r d e s o p t i m i s a t i o n s a p p r o p r i 6 e s .

P r o d u c t i v i t e

L a f i g u r e 4 i l l u s t r e I a p e r f o r r n a n c e d u s y s t e m e a u c o u r s d e I ' a n n 6 e .

'f

6

! ' ^

o a e

=.

: A'

< < o

G o -

- = = N

l b o o

P : i -

= = I 4 e - .

;al"i:;E

- - a - 1 2 3

l a J O l

' i g

E g =

; E . q

+ = =

; : 9 : e

9 n m

: U N

'i

M A JUIN JUIL

Figure 4

ReLati,on entne L' 2nergie Lwnineuse, La ternp1rature

et La productittitd des anLtuz,es (Pot,Ot l4ontrnorency 1983-.1984)

M a 1 9 r 6 u n s y s t e m e p a r t i e l l e m e n t i s o l 6 d e s c o n d i t i o n s c l i m a t i q u e s ( s e r r e a v e c c h a u f f a g e d ' a p p o i n t e t 6 c l a i r a g e a r t i f i c i e l ) , d e s d i f f 6 r e n c e s r e s -

tent marquees enLre les saisons - La forte correlation entre Ia performan-

c e d u s y s t d m e e t 1 ' 6 n e r g i e l u m i n e u s e m e t e n 6 v i d e n c e l a p r d p o n d 6 r a n c e d e

la lumidre comme facteur d.e croissance pour Ies microalgues.

N o u s a v o n s 6 t u d i 6 I ' e f f e t d ' u n 6 c l a i r a g e a r t i f i c i e l m o d e s t e P 4 A W / n 2 ) L e s r 6 s u l t a t s , p r 6 s e n t 6 s a u t a b l e a u 3 , m o n t r e n t I r i n f l u e n c e d e c e f a i b l e S c l a i r a g e d ' a p p o i n t ( 6 q u i v a l e n t 3 , = 7 / 1 0 d e c e l u i d ' u n e j o u r n 6 e e n s o l e i l - 1 6 e d ' 6 t 6 ) . C e s r 6 s u l t a t s i n d i q u e n t q u e I ' u t i l i s a t i o n d ' u n 6 c l a i r a g e a r t i f i c i e l n o c t u r n e a u g m e n t e l a p r o d u c t i v i t d d e 3 9 , 1 g e t l e t a u x

A O U T S T P T O C T N O V O E C J A N

TabLeau 3

EffetdeL'deLairage artifieieL sut'La pToductit;itd et Le tattn d?dpuration

A p p o r t 5 n e r g 6 t i q u e C o n t r i b u t i o n a l e I a l u m i C r e d e l a l w i e r e

a r t i f i c i e l l e a r t i f i c i e l l e

( w - h / m 2 . d ) ( r )

Temp6rature Pnoductioitd

d e s c u l t u r e s , , 2 - - -

( ; ; i - - - - ( q / m " d ) A B A B

L:pur1tLOn'I

N ( N O : - ) + t { ( N H q + ) + P ( P O q - 3 ) A B

E f f e t 2 ( r ) E f f e r 2 ( r )

D6cernbre F 6 v r i e r M a r s Avril- Mai Moyenne

5 5 9 4 9 7 4 3 7 3 7 5 321

4 5 , 0

l o r o

1 7 5 , 0 4 8 , 8 a n o

L 4 , 9

? o 1

1 1 , 0 7 , 5 1 3 , 0 1 0 , 5 t 4 , o 1 1 ,0 2 0 , 5 1 9 , 0 1 9 , 5 1 8 , 0

1 1

7 , 4

7 , 7 6 , 4

Q , 4 4 , 1

7 , O 6 , 7

290

) z I

5 8 0 1 0 3 I t o 6 2 8 3 9

1 4 8 3 5 4 4 3 2 7 9 6

t ) L

5 9 s

9 6 4 8 3 4 3 0 4 l 4 L

a

$

ii"

(\

Bsi.

a a

\J aB

\

o.

o

a"

(!

d

N

(\

d p a r t i r d ' u n i t 6 s e n m g , / m 2 . d

2 C e s v a l e u r s i n d i q u e n t 1 e p o u r c e n t a g e d ' a u g m e n t a t l o n 1 i 6 a I ' u t i 1 l s a t 1 o n d ' 6 c l a l r a g e a r t i f i c l e l : A ; j x 1 0 0

2 1 8 S e i e n e e s d e L ' e a u 4 , n o 2 - 3

d ' 6 p u r a t i o n , d e 4 0 ? e n m o y e n n e ( e n c o n s i d 6 r a n t q u e l e s m o i s p r 6 s e n t 6 s s o n t r e p r 6 s e n t a t i f s d e l a m o y e n n e a n n u e l l e ) . C e t t e a u g m e n t a t i o n e s t

vraisemblablement le produit combin6 de La lumidre et de la temp6rature,

c a r l - ' 6 n e r g i e t h e r m i q u e d 6 g a g 6 e p a r l e s l a m p e s a u s o d i u m e n t r a i n e u n r 6 c h a u f f e m e n t d e s c u l t u r e s d o n t l a t e m p 6 r a t u r e p a s s e d e 1 9 , 5 a 2 0 , 8 " C e n 6 t 6 e t d e 7 r 5 a 1 1 , 3 o C e n h i v e r .

La r6cup6ration de la biomasse constitue un aspect important du sys-

t € m e d r 6 p u r a t i o n p a r microalgues e t e s t c o n s i d 6 r 6 e c o m m e u n o b s t a c l e t e c h n o l o g i q u e e t 6 c o n o r n i q u e m a j e u r d a n s l a r 6 a l i s a t i o n d e t e l s s y s t 6 r n e s d e p u i - s p l u s d ' u n e t r e n t a i n e d ' a n n 6 e s . L ' a m 6 t i o r a t i o n d e s c o n n a j - s s a n c e s s u r l e s p h 6 n o m e n e s d ' a u t o f l o c u l a t i o n e t d e b i - o f l o c u l a t i o n ( B E N E M A N e t a L . , ! 9 8 0 ; E T S E N B E R G e t a . L . , 1 9 8 1 ) d e m 6 r n e q u e I e p r o c 6 d 6 f l o c u l a t i o n - d 6 c a n t a t i o n ( L A V o r E et aL., 7 9 8 4 ; L E T o U R N E A U , 1 9 8 4 ) e t d e s e d i r o e n t a t i o n A 1 ' o b s c u r i t 6 ( P O U L I O T et DE IJA NO0E, 1984) laissent e n t r e v o i r l a s o l u -

tion imminente de ce prob16me.

C o n s i d 6 r a t i o n s 6 c o n o m i q u e s

P o u r o b t e n i r d u r a n t I a n u i t u n 6 c l a i r e m e n t 6 q u i v a l e n t d u n e iourn6e e n s o l e i l l 6 e d ' 6 t 6 ( 3 5 0 w / m 2 ) , i 1 e n c o o t e r a i t e n v i r o n 0 , 1 5 $ * / m z . d p o u r I ' E n e r g i e f o u r n i e ( 0 , 0 3 $ I e k w h ) e t C , 7 2 $ / ^ ' . d d ' i n v e s t i s s e m e n t

( 2 5 O $ , d . 7 2 m o r s / a n n 6 e , 5 ! 4 z d . ' in t d r e t , a m o r t i s u r 2 0 a n s ) , s o i t O , 2 7 $ / r n 2 . d . P o u r u n e p r o d u c t i v i t 6 d e 1 2 g / m 2 p o u r I a p 6 r i o d e d e c r o i s - s a n c e n o c t u r n e , i I f a u d r a i t v e n d . r e I a b i o m a s s e 2 2 , 5 O $ / k g , s e u l e m e n t p o u r r e c o u v r e r l e s c o 0 t s d e p r o d u c t i o n s o u s l u m i E r e a r t i f i c i e l l e . I 1 e s t d o n c i m p e n s a b l e , d u m o i n s d a n s 1 ' 6 t a t a c t u e l d e s c h o s e s , d ' e x p l o i t e r u n s y s t d m e d e p r o d u c t i o n d ' a l g u e s s o u s d c l a i r a g e a r t i f i c i e l a u n e i n t e n - s i t 6 6 q u i v a l e n t e a l ' 6 c l a i r e m e n t n a t u r e l .

A f i n d r 6 v a l u e r s ' i I p e u t € t r e j u s t i f i a b l e d ' a v o i r r e c o u r s d 1 ' 6 c l a i - r a g e a r t i f i c i e l p o u r a m 6 l i o r e r 1 ' e f f i c a c i t 6 d ' u n t e 1 s y s t d m e d ' 6 p u r a -

tion, nous avons compar6 sonrnairement les co0ts associ6s E des stations

d o t 6 e s ( A ) e t n o n d o t 6 e s ( B ) d ' u n d i s p o s i t i f d ' 6 c l a i r a g e a r t i f i c i e l n o c t u r n e ( t a b l e a u 4 ) . L e c o f i t d u s y s t d m e d ' 6 c l a i r a g e e t d e s o n e x p l o i t a - t i o n r e p r 6 s e n t e 4 3 , 8 ? d e s c o o t s d ' e x p l o i t a t i o n d e l a s t a t i o n . E n f i x a n t

une r6ducti-on de 40 t de Ia surface des infrastructures pour Ia

s t a t i o n A , p u i s q u r e l l e e s t e n v i r o n 4 0 t s p l u s p e r f o r m a n t e ( e f f e t s m o y e n s a u t a b l e a u 4 ) , s o n c o 0 t d t e x p l o i t a t i o n e s t d e 6 1 ? s u p 6 r i e u r d c e l u i d e I a s t a t i o n B ( t a b l e a u 4 ) . c e t t e v a l e u r c o r r e s p o n d d l a d i f f 6 r e n c e d e c o o t e n t r e I e c h o i x d ' u n s y s t 6 m e i n t e n s i f e n l u m i d r e n a t u r e l l e e t c e f u i d ' u n s y s t d m e i n t e n s i f a v e c a p p o r t d e f u m i d r e a r t i f i c i e l l e .

A I ' a i d e d e s f i g u r e s 2 e t 3 , e t d u t a b l e a u 4 , i I e s t p o s s i b l e d e c a l - c u l - e r I e c o O t d ' e x p l o i t a t i o n d u s y s t d m e d e t y p e A ( t a b l e a u 5 ) .

L e c o o t n e t a n n u e l m o y e n s e c h i f f r e d 0 , - 1 6 2 $ , / r 3 d ' e a u t r a i t 6 e . c o n p t e

tenu des optimisations qui restent 5. faire et de Ia tendance A Ia sures-

t i m a t i o n a p p o r t 6 p a r 1 ' e x t r a p o l a t i o n d e s r 6 s u f t a t s d ' i n s t a l l a t i o n d p e t i t e 6 c h e l l e , I e s c o o t s p o u r r o n t € t r e a b a i s s 6 s d e f a g o n s i g n i f i c a t i v e . P a r e x e m p l e , I ' u t i l i s a t i o n d e c u l t u r e s h y p e r c o n c e n t r 6 e s , e x p 6 r i m e n t 6 e s

en laboratoire par DE LA NOiE et qL., (1983b) et T,AVOIE et DE LA NOfrE

( 1 9 8 5 ) , p e r m e t d ' a t t e i n d r e u n e 6 p u r a t i o n c o m p l E t e e n s e l s n u t r i t i f s e n

x d o 1 1 a r c a n a d i e n

Epuration tertiaire par production de mieroaLgues 2 1 9

TabLeau 4

Co1Lts* eomparatifs du eapitaL et des frais d'etpLctitation entt,e stations dotties (n) et non dotdes (B)

de dispo sitLf d' dcLairage artifici'eL

B a s s i n * * $ s $ / r n 2 ) s e r r e * * r c $ / r n 2 ) M a i n d ' o e u v r e

( 2 s a l a i r e s / l 0 0 0 m 3 d ' e a u ) F r a i s d ' e x p l o i t a t i o n ( S 0 $ / d . h a ) E q u i p e m e n t ( 5 0 0 0 $/ha)

S y s t e m e d ' 6 c l a i r a g e * *

f - ^ f i f 6 n a r d 6 t i o r r e ( 9 mois/ann6e)

v v s e v r r v r Y v e 4 a e v

D i v e r s ( p o m p e s , tuyauteries, 6 l e c t r i c i t 6 , a p p a r e i l s d e c o n t r d l e )

C o O t t o t a l

A ( $ / m 3 d ) 0 , 0 0 3 8 0 , 0 0 1 4 0 , 0 1 7 3

0 , 0 0 5 0 o , o o 2 l 0 , 0 0 0 9 0 , 0 2 3 3 0 , 0 0 1 4

o , 0 5 5 2

B ( $ , / m 2 . d ) 0 , 0 0 5 3 o , 0 0 2 4 o , o t 1 3

0 , 0 0 5 0 o , o o 2 L 0 o 0_, 001 2

0 , 0 3 4 3

E v a l u 6 s i p a r t i r d e s c o O t s ( i n f r a s t r u c t u r e I ' i n s t a l l a t i o n - p i - 1 o t e .

C a 1 c u 1 6 e 1 4 Z d ' i n t 6 r d t a m o r t i s u r 2 0 a n s

e t f o n c t i o n n e m e n t J d e

E d o u z e m o i s p a r a n n 6 e "

TabLeau 5

Cotits de L'\puraticsn tertiaire par mieroaLgues auec L',2eLairage artificieL nocturrle

Et6 Automne-Printemps Hiver

c o 0 t s * ( $ , / 1 0 3 L ) V e n t e d ' a l g u e s

( 0 , 4 0 $ / k g p o i d s s e c ) v a l e u r d e I ' e a u t r a i t € e * *

( 0 , 0 1 5 5 7 r o 3 r , ) c o a t s n e t s ( g / 1 0 3 L )

0 , 0 1 5 0 , 0 1 5 o , 3 8 2

0 , 0 5 3

0 , 0 1 5

o , 3 1 4

o , ' 7 4 5 o , 0 4 5

0 , 6 8 s

| , 4 O 7 0 , o 2 5

1 , 3 6 1

E v a l u 6 s E p a r t j . r t J e 1 a c a p a c i t 6 d e t r a i t e m e n t d u s y s t b m e t d u r b e r e a u ! s e / 1 0 3 L x $ , / d u r 6 e r e q u l s e ) .

C e t t e v a l e u r e s t e s t i m 6 e b p a r t i r d e s b 6 n 6 f i c e s a p p o r t 6 s p a r 1 ' o x y 9 6 n a t i o n d e I ' e a u , 1 a 1 6 d u c t i o n d e s r i , s q u e s s a n i t a i , r e s e t f i m p a c t p o s i t i f s u r l e s u t i l l s a t i o n s r , ( c r 6 a c t i v e s e t e s t h 6 t i q u e s d e 1 ' e n v i r o n n e m e n t T D U B I N S K Y e t a . L . , 1 9 8 0 J .

2 2 0 S e i e n c e s d e L ' e a u 4 , n o 2 - 3

m o i n s d ' u n e h e u r e . A i n s i , I e t r a n s f e r t d ' u n

tres moyens d'optimisation cornme Ia mise au

p r i 6 e s ( P O U L I O T et DE LA NOUE, 1985), aurait

1a perspective 6conomique du systeme.

t e l p r o c 6 d 6 c o m b i n 6 d . d ' a u -

point de technologies appro-

un impact consid6rable sur

4 - Corrtcr-usroN

L e s r 6 s u f t a t s r e l a t i f s a u r e n d e m e n t d ' u n e i n s t a l l a t i o n - p i l o t e d e t r a i t e m e n t t e r t i a i r e p a r r e c y c l a g e b i o l o g i q u e i n t e n s i f m o n t r e n t q u r u n

tel systdne fonctionne bien sous climat temp6r6 froid tout au long de

I ' a n n 6 e . L e s c o r i t s d ' i n f r a s t r u c t u r e e t d ' e x p l o i t a t i o n r e s t e n t t o u t e f o i s 6 l e v 6 s ( e n v i r o n 3 , 5 f o i s c e u x d ' u n t r a i t e m e n t s e c o n d a i r e t r a d i t i o n n e l ) s i I ' o n t i e n t c o m p t e q u e l e s s y s t 6 m e s i n t e n s i f s ( t y p e A ) d o i v e n t 6 t r e p r i v i l 6 g i 6 s p o u r d e s r a i s o n s d ' e s p a c e e t d e r e n d e m e n t d u r a n t I a s a i s o n h i v e r n a l e . P l u s j . e u r s f a c t e u r s c o n c o u r e n t 5 e x p l i q u e r c e s c o 0 t s : t y p e d e c o n s t r u c t i o n n o n t r a d i t i o n n e l ; e x t r a p o l a t i o n d e s c o o t s i p a r t i r d r u n e i n s t a l l a t i o n - p i l o t e ; c a l c u l d u r e n d e m e n t p o u r u n s y s t d m e e x p l o i t 6 s o u s c o n d i t i o n s c l i m a t i q u e s i n c l 6 m e n t e s . E n f i n , I ' o p t i m i s a t i o n d e s d i v e r s p r o c 6 d 6 s r e s t e a f a i r e .

Remenc r EMENTS

C e p r o j e t a 6 t 6 r e n d u p o s s i b l e g r d c e a u s o u t i e n f i n a n c i e r d u C o n s e i l d e r e c h e r c h e e n s c i e n c e s n a t u r e l l e s e t g 6 n i e ( C a n a d a ) , d u F o n d s d e f o r m a - t i o n d e c h e r c h e u r s e t a c t i o n s c o n c e r t 6 e s ( Q u 6 b e c ) - E q u i p e e t d u C e n t r e d e r e c h e r c h e e n n u t r i t i o n . L a s e r r e n o u s a 6 t 6 g r a c i e u s e m e n t p r € t 6 e p a r l e s r n d u s t r i e s H a r n o i s i n c . L e p e r s o n n e l d e I a F o r € t M o n t m o r e n c y a g r a n -

dement contribu6 d Ia bonne marche du proiet.

R E r E n e r u c e s B T B L T o G R A p H I o u E S

A B E L I O V I C H A . , W E T S M A N D . , R o l e o f h e t e - r o t r o p h i c n u t r i t i o n i n g r o w t h o f t h e a l g a Scene.de.amut obUquu.t in high rate oxida- tion ponds. AppL. Enuiron. I''licrobiol., 1 9 7 8 , 3 5 , 3 2 - 3 7 .

A Z O V Y . , S H E L E F G . , M O R A I N E R . , C a r b o n limitation of biomass production in high- r a t e o x i d a t i o n p o n d s . B L o t e c h n o l . B i o e n g . ,

1 9 8 2 , x x r v , 5 7 9 - 5 9 4 .

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