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Étude sur les systèmes de traitement alternatifs pour l'assainissement autonome en Abitibi-Témiscamingue et caractérisation des dépôts glaciolacustres de la région

Michelle Nasrallah

Master's thesis (2023)

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Abstract

17% of the Canadian population treat their wastewater through on-site treatment systems which are defined by the regulations of each province. In Quebec, the Ministry of the Environment, Ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs (MELCCFP), offers several systems that depend on the characteristics of the soil, the flow to be treated, the frequency of use and the terrain characteristics. This master’s project focuses on the region of Abitibi-Témiscamingue, where the low-permeability clayey glaciolacustrine soil requires the installation of very advanced and very expensive systems, that sometimes are not affordable for homeowners. In this context, permeable borrow material was used for the construction of on-site wastewater treatment devices. The discharge of the effluent from these devices was directed to a ditch. The main objective of this project is to document the aforementioned non-compliant systems, evaluate and then propose recommendations as to the acceptability of these systems. To do this, the study was conducted in 6 distinct stages: The documentation of non-compliant systems to classify them into three categories, which made it possible to retain two models of systems with different outlets for each category. The characterization of 20 soil samples, which demonstrated that 75% of the samples have a clay composition greater than 65% and that, based on their hydraulic conductivity as measured in the laboratory, these soils are considered impermeable and not suitable for infiltration, and that clays have a high swelling potential, but not under the conditions of installation of the systems. Mapping of the different systems. The first modeling phase consisted of simulations on 6 most common non-compliant system models. The results of the simulations were compared to those of a compliant treatment system - according to the regulation. The results made it possible to identify the typical models that had a medium or high risk of over-saturation. The sanitary inspections of 28 systems, which demonstrated that 58% of the systems had a faecal coliform (FC) concentration < 200 CFU/100 mL at the ditch outlet, which is below the FC discharge standards of a tertiary effluent with disinfection, and the rest of the facilities had concentrations between 200 and 50,000 CFU/100 mL, which meets the discharge standards of the effluent of an advanced secondary treatment system (ASTS). Most systems showed phosphorus concentrations > 3.8 mg/L at the ditch outlet. The results of the inspections did not make it possible to clearly identify a causal link between the presence of a septic installation and the presence of FC in the ditch at the level of the outlet of the septic installation. For phosphorus (P), there is a more systematic down-gradient increase in the P concentration in the ditch. The second modeling phase, where the models with low and medium flooding risk were evaluated in more detail according to the criteria of slope, dimension, geometry and flow. The observed parameters are the saturation level, the virus concentration at the exit of the ditch, and the moment at which the P and the viruses reach the outlet of the system. The percentage of virus removal in all systems varies between 24% and 76%, and in most cases P and viruses reach the outlet within the first year of use.»

Résumé

17% de la population canadienne traitent leurs eaux usées par des systèmes de traitement autonomes et ces systèmes sont spécifiques au règlement de chaque province. Au Québec, le Ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs (MELCCFP), propose plusieurs systèmes qui dépendent des caractéristiques du sol, du débit à traiter, de la fréquence de l’utilisation et des caractéristiques du terrain. Ce mémoire s’intéresse à la région de l’Abitibi-Témiscamingue, où le type de sol glaciolacustre argileux peu perméable impose la mise en place de systèmes très avancés et très onéreux, parfois non abordables financièrement pour les propriétaires des résidences. Dans ce contexte, du matériaux d'emprunt perméable a été utilisé pour la construction de dispositifs autonomes de traitement des eaux usées. Le rejet de l'effluent de ces dispositif a été dirigé vers un fossé. L’objectif principal de ce mémoire est la documentation des systèmes non conformes susmentionnés et leur évaluation pour ensuite proposer des recommandations quant à l’acceptabilité de ces systèmes. Pour ce faire, l’étude a été menée en 6 étapes distinctes: La documentation des systèmes non conformes et leur classement en trois catégories, ce qui a permis de retenir deux modèles de systèmes avec différents exutoires pour chaque catégorie; La caractérisation de 20 échantillons de sol, ce qui a démontré que 75% des échantillons ont une composition en argile supérieure à 65% que, selon leur conductivité hydraulique au laboratoire, ces sols sont considérés imperméables et non convenables pour l’infiltration, et que les argiles ont un potentiel de gonflement important, mais pas sous les conditions de mise en place des systèmes; La cartographie; La première phase de modélisation consistait en des simulations en régime transitoire sur 6 différents modèles de systèmes non conformes les plus communs. Les résultats des simulations ont été comparés à ceux d’un système de traitement conforme selon le règlement. Les résultats ont permis d’identifier les modèles types qui avaient un risque d’ennoiement moyen ou élevé. Les inspections sanitaires de 28 systèmes, qui ont démontré que 58% des systèmes avaient une concentration en coliformes fécaux (CF) < 200 UFC/100 mL à la sortie du fossé, ce qui est inférieur aux normes de rejet de CF d’un effluent tertiaire avec désinfection, et le reste des installations avaient des concentrations entre 200 et 50 000 UFC/100 mL, ce qui respecte les normes de rejet d’un effluent de traitement secondaire avancé (STSA). La plupart des systèmes montraient des concentrations en phosphore > 3,8 mg/L à la sortie du fossé. Les résultats des inspections n’ont pas permis d’identifier clairement un lien de cause à effet entre la présence d’une installation septique et la présence de CF dans le fossé au niveau de la sortie de l’installation septique. Pour le phosphore (P), on note une augmentation plus systématique de la concentration en P dans le fossé vers l’aval hydraulique. La deuxième phase de modélisation par simulations en régime transitoire, où les modèles avec un risque d’ennoiement faible et moyen ont été évalués avec plus de détails selon les critères de pente, de dimension, de géométrie et de débit. Les paramètres observés sont le niveau de saturation, la concentration en virus à la sortie du fossé, et le moment auquel le P et les virus atteignent l’exutoire du système. Le pourcentage d’abattement des virus dans tous les systèmes varie entre 24% et 76%, et dans la plupart des cas le P et les virus atteignent l’exutoire durant la première année d’utilisation.»

Department: Department of Civil, Geological and Mining Engineering
Program: Génie civil
Academic/Research Directors: Dominique Claveau-Mallet
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/54185/
Institution: Polytechnique Montréal
Date Deposited: 13 Nov 2023 11:04
Last Modified: 12 Apr 2024 23:56
Cite in APA 7: Nasrallah, M. (2023). Étude sur les systèmes de traitement alternatifs pour l'assainissement autonome en Abitibi-Témiscamingue et caractérisation des dépôts glaciolacustres de la région [Master's thesis, Polytechnique Montréal]. PolyPublie. https://publications.polymtl.ca/54185/

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