Modélisation de la contamination microbienne et des concentrations d'un micropolluant dans les débordements de réseaux d'égouts unitaires

Les concentrations élevées de contaminants durant les événements de pluie sont une préoccupation majeure pour la protection des sources d'eau potable. Les concentrations élevées de contaminants microbiens et des micropolluants ont été souvent détectées dans les débordements. Afin de protéger les sources d'eau potable, de concevoir des systèmes de traitement de débordement, ou d'évaluer les impacts du changement climatique sur les systèmes de drainage urbain dans le futur, une meilleure compréhension de la dynamique des contaminants de transport est nécessaire et peut être faite en partie, grâce à l'application de la simulation des modèles. Par conséquent, le but de cette recherche était de modéliser la contamination microbienne et les concentrations d'un micropolluant des eaux usées dans les rejets de débordement d'un réseau pseudo-sanitaire en milieu urbain dans la région métropolitaine de Montréal pour les événements survenus à l'automne 2009 et l'été 2010. Le logiciel SWMM (Storm Water Management Model) a été utilisé dans cette étude. Le contaminant microbien étudié était Escherichia coli en raison de son importance comme indicateur pour évaluer la qualité de l'eau brute au Québec et ailleurs. La carbamazépine a été également choisie comme micropolluant des eaux usées à modéliser, car il est persistant et généralement observé dans les eaux usées. Sur la base de la revue de la littérature, ces deux contaminants sont associés à des matières en suspension qui ont également été modélisées dans cette étude. Le modèle SWMM élaboré a été calibré avec un événement d'octobre 2009 et validé avec des données provenant de six événements surveillés de précipitations. Le modèle validé a été utilisé pour simuler la dynamique du transport microbienne et micropolluants, afin de prédire les concentrations maximales de contaminants durant les débordements qui présentent une période de risque élevé pour les prises d'eau potable.

Abstract

Elevated concentrations of contaminants during wet weather are a major concern for the protection of drinking water sources. High concentrations of microbial contaminants and micropollutants were frequently found in overflow discharges. In order to protect sources of drinking water, to des gn overflow treatment systems, or to evaluate future impacts of climate change on urban drainage systems, a better understanding of contaminant transport dynamics is required and can be, in part, achieved through the application of simulation models. Therefore, the purpose of this research was to model the concentration of microbial contaminant and wastewater micropollutant in the overflow discharges of an urban pseudo-sanitary and combined drainage basin in the Greater region of Montreal for events occurring in autumn 2009 and summer 2010. The Storm Water Management Model (SWMM) was used in this study. The microbial contaminant studied was Escherichia coli because of its importance as an indicator for assessing raw water quality in Québec and elsewhere. Carbamazepine was chosen as the wastewater micropollutant to model since it is persistent and it is generally observed in sewage. Based upon the literature revue, these two contaminants are associated with suspended solids, thus, total suspended solids were also modelled in this study. The model was calibrated with an event from October 2009 and validated with data from other 6 monitored events. The validated model was used to simulate the dynamics of microbial and micropollutant transport, to predict peak contaminant concentrations at the beginning of overflow events which present a period of high potential risk for drinking water intakes.