Design of experimental wastewater treatment plant with macrophytes constructed wetlands : “Case of the Kimpa Vita University of Uíge/Angola”
Conception d’une station expérimentale de traitement des eaux usées par filtres plantés des macrophytes : « Cas de l’Université Kimpa Vita d’Uíge /Angla »
Résumé
This study aims to provide a solution to the problems related to wastewater treatment in Angola. Its objective is to make available to the university campus of the Kimpa Vita University in Uíge, a pilot station with an original rustic and efficient system of wastewater treatment by macrophytes planted filters. The latter, which can be used as a laboratory for students at the High Polytechnic School of Uíge, and then, where possible, to be in other suburban and rural areas of the region. In addition to the theory on sanitation and wastewater, the first phase of this study focused on the study of the physical environment of the micro-station implantation zone. This allowed collecting the actual hydraulic and pollutant loads of the raw effluent on the autonomous sewage network of the university campus, in order to design two micro-station variants by macrophytes planted filters: the vertical-vertical system, the vertical-horizontal system, and to perform their sizing. In this context, the processes of calculating the surfaces of the filters, the screen surface, the self-starting siphon, the manholes, the diameters of the pipes, etc., and the economic cost were used. Considering the above results, the choice was made on the planted micro-station filter with two-stage macrophytes, of the vertical-vertical type, whose investment cost is about half as the hybrid system (vertical-horizontal). The second phase involved a combination of physicochemical and biological measurements of local macrophytes capable of removing constituents from wastewater. This is the evaluation of the performance of local reeds including the Arundo donax and the Pennisetum purpureum Schumach, with the aim of choosing which one to use in the pilot micro-station. The results obtained showed that the effluent treated by the planted filter of Arundo donax has a better mineralization, a greater capacity to withstand flooding, a good degradation of carbon pollution, and a good bacteriological reduction. Indeed, the action of its roots and rhizomes allow a significant elimination of nutrients and an increase in hydraulic flow. The final phase is devoted to functional modelling of filter treatment systems planted with macrophytes for the construction of a tool to help sizing this type of chain.
La présente étude se propose d’apporter une solution aux problèmes liées au traitement des eaux usées en Angola. Elle a pour objectif de mettre à la disposition du campus universitaire de l’Université Kimpa Vita d’Uíge, une station pilote dotée d’un système original rustique et performant d’assainissement des eaux usées par filtres plantés des macrophytes. Cette dernière, pouvant servir de laboratoire aux étudiants de l’ingénierie hydraulique et assainissement des eaux de l’École Supérieure Polytechnique d’Uíge, puis dans la mesure du possible pour être implantée dans d’autres zones périurbaines et rurales de la région. Outre la théorie sur l’assainissement et les eaux usées, la première phase de cette étude s’est consacrée à l’étude du milieu physique de la zone d’implantation de la microstation. Celle-ci a permis de recueillir les charges hydrauliques et polluantes réelles de l’effluent brut sur le réseau d’assainissement autonome du campus universitaire, afin de concevoir deux variantes de microstation par filtre planté des macrophytes : le système vertical-vertical, le système vertical-horizontal, et d’effectuer leur dimensionnement. Dans ce cadre, on a recouru aux procédés des calculs des surfaces des filtres, de dégrilleur, de siphon autoamorçant, des regards, des diamètres des canalisations, etc., et du coût économique. Au regard de ce qui précède, le choix a été porté sur la microstation à filtres planté de macrophytes à deux étages, du type vertical-vertical, dont le coût d’investissement est environ deux fois moins que le système hybride (vertical-horizontal). La deuxième phase a porté sur une combinaison des mesures physico-chimiques et biologiques des macrophytes locales capables d’éliminer les constituants des eaux usées. Il s’agit de l’évaluation des performances des roseaux locaux dont l’Arundo donax et le Pennisetum purpureum Schumach, dans le but de choisir celui à utiliser dans la microstation pilote. Les résultats obtenus ont montré que l’effluent traité par le filtre planté d’Arundo donax présente une meilleure minéralisation, une capacité supérieure à supporter les inondations, une bonne dégradation de la pollution carbonée, et un bon abattement bactériologique. En effet, l’action de ses racines et des rhizomes permettent une élimination importante des nutriments et une augmentation du débit hydraulique. La phase finale est consacrée à une modélisation fonctionnelle des systèmes de traitement par filtre planté de macrophytes pour la construction d’un outil d’aide au dimensionnement de ce type de filière.
Origine : Version validée par le jury (STAR)