Conception et optimisation d’étangs de stabilisation pour les collectivités nordiques éloignées

Rob Jamieson, professeur agrégé, Université Dalhousie, 2011 - 2014

Enjeu

Dans le Nord du Canada, les systèmes passifs de traitement des eaux usées, comme les étangs de stabilisation (ES) des eaux résiduaires, sont couramment utilisés pour la gestion des eaux usées dans les communautés nordiques. Cependant, le manque d’information sur le rendement de ces ES dans le Nord du Canada a suscité une incertitude considérable en ce qui concerne le rendement et le risque environnemental associés aux systèmes actuels. Un des principaux facteurs environnementaux influençant le rendement du traitement au sein des ES est la croissance des algues. Il est essentiel d’en savoir davantage sur la croissance et les dynamiques de populations des espèces d’algues dans les plans d’eau nordiques afin de comprendre le potentiel de traitement de tels systèmes.

Ce projet, sous la direction de Rob Jamieson, vise trois objectifs principaux : 1) la surveillance du rendement et l’évaluation de la communauté microbienne des ES au Nuvanut; 2) la quantification de la croissance des algues d’eau froide dans des bassins simulant les ES arctiques en laboratoire et dans des ES à pleine échelle et l’évaluation du rôle que jouent les algues et autres communautés microbiennes dans les processus biologiques de traitement des eaux usées; 3) l’élaboration et l’évaluation de systèmes à biofilms qui pourraient être intégrés aux ES passifs des climats nordiques.

Projet

Ce projet de recherche inclura des expériences faites en laboratoire et sur le terrain. L’équipe de chercheurs évaluera le rendement du traitement et les dynamiques des communautés microbiennes dans des systèmes d’ES à pleine échelle, à une cellule et à deux cellules (trois systèmes en tout) à l’aide de techniques moléculaires.

Le projet vise à quantifier la cinétique de la croissance des algues d’eaux froides dans des bassins en laboratoire simulant des ES arctiques et dans de réels ES sur le terrain. Cela sera fait pour évaluer le rôle que jouent les algues et autres communautés microbiennes dans les processus de traitement biologique des eaux usées. Cette recherche aidera à découvrir si les algues contribuent directement au traitement ou aident à créer des conditions qui sont positives pour un traitement passif efficace des eaux usées.

Une option économique possible est le traitement passif par biofiltration. Ce système pourrait être intégré dans les traitements passifs des ES en climat froid. Les chercheurs vont tenter de développer et tester ce processus. Des expériences en banc d’essai dans un environnement climatique contrôlé en laboratoire seront menées pour étudier la cinétique de la formation de biofilm, avec divers types de membranes géosynthétiques.

Les données recueillies dans le cadre de ces expériences permettront aux chercheurs de modéliser et évaluer la cinétique et la formation de biofilm à des températures froides et d’évaluer le potentiel d’amélioration du rendement des ES grâce à un processus de biofiltration conçu sur mesure.

Produits

Il y a eu dans le cadre de ce projet de recherche plusieurs réunions et ateliers importants axés sur les utilisateurs finaux :

• Atelier sur la surveillance de l’eau et des réseaux d’assainissement (Workshop on Water and Wastewater Systems Monitoring). Cet atelier de trois jours a été préparé pour le compte du Programme de technologie environnementale du Collège de l’Arctique du Nunavut et a été présenté en avril 2013.
• Atelier Go with the Flow à Coral Harbour, NU. Cet atelier de trois jours a été préparé pour les enfants de la communauté de Coral Harbour et a été présenté en juillet 2012. Les activités portaient sur les sciences de l’eau.
• Réunion du Comité consultatif sur le traitement des eaux usées du gouvernement du Nunavut. Rencontre en personne tenue en mai 2012 à Iqaluit. Des représentants de plusieurs organismes y ont participé.
• Atelier intitulé Water and Wastewater in NWT Small Communities: Research, Training and Communications Updates, présenté dans le cadre de l’Atelier d’Ecology North à Yellowknife, et auquel ont participé quelque 30 personnes. Les membres de l’équipe de recherche étaient présents et ont présenté un exposé résumant leurs activités de recherche.

Ce projet de recherche a donné lieu à la publication d’articles scientifiques et de rapports destinés aux utilisateurs finaux :

• Krkosek, W., C. Ragush, C., K. Kruhmansl, R. Jamieson, B. Lam, G. Gagnon. Treatment Performance of Wastewater Stabilization Ponds in Canada’s Far North, présentation orale et article évalué par des pairs, 15^e Conférence internationale sur l’ingénierie des régions froides, Ville de Québec, Québec, du 19 au 22 août 2012.
• Summary of 2012 Field Season and Experimental Plan for 2013 Field Season. Rapport d’étape préparé pour le Comité consultatif sur le traitement des eaux usées du gouvernement du Nunavut, avril 2013.
• Summary of Wastewater and Water Related Research Activities in Coral Harbour. Rapport préparé pour la communauté de Coral Harbour

De plus, les résultats de cette recherche ont été diffusés dans le cadre de plusieurs présentations lors de conférences:

• Hayward, J., R. Jamieson, L. Boutilier, B. Lam, W. Krkosek, G. Gagnon. Hydrological characterization and treatment performance assessment of a natural tundra wetland receiving effluent from a single-cell wastewater treatment exfiltration lagoon, 15^e Conférence internationale sur l’ingénierie des régions froides, Ville de Québec, Québec, du 19 au 22 août 2012.
• Krkosek, W., C. Ragush, C., K. Kruhmansl, R. Jamieson, B. Lam, G. Gagnon. Treatment Performance of Wastewater Stabilization Ponds in Canada’s Far North, présentation orale et article évalué par des pairs, 15^e Conférence internationale sur l’ingénierie des régions froides, Ville de Québec, Québec, du 19 au 22 août 2012.
• Schmidt, J., W. Krkosek, R. Jamieson, G. Gagnon. Wastewater Treatment System Performance and Environmental Impact Analysis in Kugaaruk and Grise Fiord, Nunavut, NTWWA Annual Conference, Yellowknife, T.N.-O., 24 et 25 novembre 2012.
• Hayward, J., R. Jamieson, B. Lam. Natural Wetland Treatment Performance in Coral Harbour, NU, NTWWA Annual Conference, Yellowknife, T.N.-O., 24 et 25 novembre 2012.

Résultats

• Soutien aux décisions des territoires et provinces du Nord relativement à la mise à niveau des systèmes de traitement des eaux usées en vue de se conformer aux nouveaux règlements sur le rejet des effluents.
• Meilleures connaissances relatives du rendement et des risques environnementaux potentiels des étangs de stabilisation des eaux résiduaires au Canada.
• Changements potentiels des façons de faire, en lien avec la conformité aux règlements sur le rejet des effluents.
• Aide au perfectionnement du personnel hautement qualifié, dont trois étudiants au doctorat et trois étudiants à la maîtrise.