Optimisation de la qualité de l'eau d'un bassin zoologique selon une approche multiparamètre

• Main Author: Dumontier, Jocelyn
• Format: Others
• Published: École de technologie supérieure 2010
• Online Access: http://espace.etsmtl.ca/263/1/DUMONTIER_Jocelyn.pdf

Dans un contexte où la société prend conscience de son impact sur l’environnement, des mesures sont prises pour réduire les empreintes écologiques tant au niveau individuel que sociétaire. L’eau étant une ressource qui prend de plus en plus de valeur tant au niveau économique que moral, il devient de plus en plus important pour les entreprises d’en réduire leur consommation. Dans le cadre d’une entreprise exploitant un bassin zoologique en circuit semi-fermé, ceci se résume à une minimisation de la consommation d’eau tout en respectant des critères de qualités physico-chimiques et biologiques définis. L’élaboration d’un modèle de traitement simple comprenant l’ensemble des unités de traitement peut fournir une quantité et une qualité d’information suffisante pour établir des pistes menant à une optimisation de ce système de traitement. La démarche proposée consiste à traiter l’ensemble des contaminants dans un système de traitement de l’eau d’un bassin zoologique comme un flux de matière dont il est possible d’effectuer une approximation de la quantité résiduelle après chaque unité de traitement par une équation du premier ordre. Cette démarche s’appuie sur le fait qu’il est difficile, lorsque la main d’oeuvre est peu disponible, de contrôler l’ensemble des paramètres pouvant modifier l’équilibre physicochimique et biologique d’un bassin zoologique en circuit semi-fermé. Les coefficients de traitement empiriques ainsi obtenus pour un scénario défini, permettent d’obtenir une vision systémique intégrée du système étudié en minimisant le temps d’échantillonnage et d’analyses requis. Dans le cas étudié d’un bassin zoologique où évolue des hippopotames (Hippopotamus amphibius), les paramètres de qualités étudiés sont la concentration d’azote ammoniacal (NH3), la concentration de carbone organique total (COT), la concentration de coliformes fécaux (CF), la concentration d’ozone résiduel (O3), la turbidité, la couleur, la concentration d’orthophosphates (PO4 3-) et la concentration de nitrites/nitrates (NO2 -/NO3 -). Le modèle élaboré permet d’affirmer qu’il est impossible avec le système actuellement en place (filtration sur sable, ozonation et adsorption sur charbon actif) d’atteindre les objectifs de qualité dans le bassin zoologique en ce qui a trait à la turbidité (< 0,20 NTU) et à la concentration de coliformes fécaux (< 200 UFC). La présente étude suggère que le débit de filtration sur sable est critique à l’atteinte de l’objectif de traitement relié à la turbidité. Un redimensionnement à la hausse de 47 % de l’unité de filtration sur sable permettrait d’atteindre cet objectif en moins d’une heure après un événement turbide. Également dans la perspective où des solutions de traitement alternatives seraient envisagées, l’implantation d’un prétraitement à efficacité d’enlèvement V de la turbidité moyen de 80 % à fort débit, soit 212 % du débit de filtration sur sable, permettrait d’atteindre la cible. L’objectif de traitement relié à la concentration de coliformes fécaux implique l’implantation d’un prétraitement alternatif possédant une capacité d’enlèvement de 90 % à 3 fois le débit nominal de filtration sur sable. Dans cette perspective, il pourrait être intéressant d’évaluer des technologies alternatives comme la flottation à l’air dissout (DAF), la préozonation ou la microfiltration, qui peuvent traiter des débits élevés à moindre coût et à faible consommation d’eau. Avec comme optique une minimisation de la consommation d’eau du système, l’ensemble de ces solutions devrait être subséquemment évalué par des essais pilotes et des études économiques appropriées où sont impliqués l’ensemble des intervenants. Paradoxalement, la dilution de l’eau du bassin zoologique avec l’eau potable du réseau de distribution de la ville à turbidité similaire, ne contribue pas à l’atteinte des objectifs de traitement, et ce, en plus d’augmenter la consommation d’eau. Une réduction directe du taux de changement d’eau quotidien doit donc être préconisée. Bien que très dépendante du scénario étudié, la démarche utilisée fournit de bonnes pistes d’optimisation dans un contexte où les moyens et l’expertise sont limités. Son application vise également à favoriser les échanges entre les experts, les opérateurs et les gestionnaires; paramètre clé lorsqu’il s’agit d’obtenir des solutions de traitement de l’eau viables, rentables et environnementalement responsables dans la gestion d’un bassin zoologique.