Etat de déminéralisation des eaux souterraines au Sahara septentrional (Algérie) et possibilité de réutilisation des eaux de rejet des ces stations

Abstract

أجرينا دراسة عن المياه الجوفية في طبقتين الطبقة البينية القارية (CI) و المركب النهائي ((CT في منطقة الصحراء الشمالية (الجزائر)، حيث تم استخدام تقنيات مختلفة لتقييم جودة المياه الجوفية للشرب و الري. تشمل هذه التقنيات مؤشرات جودة المياه (IQE) و مؤشر جودة المياه للسقي (IQEI)، والتحليل الإحصائي متعدد المتغيرات، ونظم المعلومات الجغرافية (GIS). تم إجراء تحليل فيزيائي كيميائي على عينات المياه الجوفية التي تم جمعها لتحديد تكوينها. أظهرت النتائج أن ترتيب وفرة الأيونات كان +Ca2+ > Mg2+> Na+> K و Cl- > SO4-2> HCO-3> NO-3. تقييم جودة المياه الجوفية للري بناءً على مؤشرات مثل مؤشر جودة مياه الري (IQEI)، ومعدل امتزاز الصوديوم (SAR)، ونسبة الصوديوم (Na٪)، ونسبة الصوديوم القابلة للذوبان ((SSP ،مؤشر كيلي (KI)، مؤشر النفاذية (PI)، محتوى كربونات الصوديوم المتبقية (RSC) ومخاطر المغنيسيوم (MH). وتبين التحليلات الجغرافية المكانية أن المياه الجوفية في كل من طبقتي CT و CI ذات نوعية جيدة للري. أظهرت النتائج أن المياه الجوفية معدنية للغاية وغير صالحة للشرب حسب المعايير الجزائرية و معايير منظمة الصحة العالمية, و أن مياه طبقة المتداخل القاري CI أقل ملوحة من طبقة CT . بهدف تحلية المياه الجوفية بواسطة تقنية التناضح العكسي لإنتاج المياه العذبة, أجريت عدة تجارب عن مياه الخام و المعالجة و الصرف, حيث أثبتت النتائج كفاءة محطة تحلية المياه المالحة و كفاءة تقنية التناضح العكسي في الحصول على مياه صالحة للشرب حسب المعايير و حسب مؤشر جودة المياه (IQE= 80.68؛ 69.11 و40.64 مياه الشرب الجيدة والممتازة). بعد تحلية الماء يتم صرف ماء شديد الملوحة, وله آثار سلبية على البيئة المستقبلة بسبب ارتفاع نسبة الملح . حيث قمنا بدراسة إمكانية إعادة استغلال ماء الصرف للسقي. تمت دراسة جودة مياه الصرف باستخدام مؤشر جودة المياه (IQEI) و مقارنته بمعايير منظمة التغذية و الزراعة (FAO) و معايير جزائرية و معايير منظمة الصحة العالمية للشرب. لم تكن مياه الصرف مناسبة للري أو الاستخدام البشري. تتم عملية تخفيف ماء الصرف عن طريق إضافة المياه الجوفية عن طريق تحديد قيمة TDS (إجمالي الأملاح المذابة) وفقًا لمعايير الري، ثم حساب كمية المياه الجوفية التي يجب إضافتها باستخدام قانون التركيزات للحصول على خليط الماء. انخفض TDS من 4922, 3810 و2867 ملغ/لتر إلى 2587, 2200 و1900 ملغم/لتر في محطة الوادي, تقرت و ورقلة على التوالي. تشير مؤشرات جودة المياه للسقي أن ماء بعد الخلط مناسب للسقي. وفي الممارسة العملية، أجريت تجارب مختلفة للتخفيف من تصريف المياه بمعدلات مختلفة بواسطة المياه الجوفية للحد من ملوحتها. العينات المخففة الموجودة بين مياه الصرف 0 :100%، وما بين 100 :0٪ من مياه جوفية، في 10٪ زيادات. بعد تخفيف الماء، تم تحليل العناصر الفيزيائية و كيميائية لعينات المياه المخففة في مختبر الجامعة، لحساب مؤشرات جودة مياه للسقي. أظهرت النتائج أن مياه الصرف المخففة مناسبة للري, حيث لوحظت أفضل معدلات التخفيف عند 9:1 و 8:2 و 7:3.

Nous avons mené une étude sur les eaux souterraines dans le Continental Intercalaire (CI) et le Complexe Terminal (CT) dans la région du Sahara septentrional (Algérie), où différentes techniques ont été utilisées pour évaluer la qualité des eaux souterraines pour la consommation et l’irrigation. Ces techniques comprennent les indicateurs de qualité de l’eau (IQE), l’indice de qualité de l’eau d’irrigation (IQEI), l’analyse statistique multivariable et le SIG. Une analyse physico-chimique a été effectuée sur des échantillons d’eaux souterraines prélevés pour déterminer leur composition. Les résultats ont montré que l’ordre d’abondance des ions était Ca²⁺ > Mg²⁺ > Na⁺ > K⁺ et Cl⁻ > SO₄²⁻ > HCO₃⁻ > NO₃⁻. L’évaluation de la qualité des eaux souterraines pour l’irrigation est basée sur des indicateurs tels que l’IQEI, le taux d’adsorption du sodium (SAR), le pourcentage de sodium (Na%), le rapport sodium soluble (SSP), l’indice de Kelly (KI), l’indice de perméabilité (PI), la teneur résiduelle en carbonate de sodium (RSC) et le risque de magnésium (MH). Les analyses géospatiales montrent que les eaux souterraines des couches CT et CI sont de bonne qualité pour l’irrigation. Les résultats ont montré que les eaux souterraines sont extrêmement minéralisées et imbuvables selon les normes algériennes et celles de l’Organisation mondiale de la santé (OMS). De plus, l’eau de la couche CI est moins saline que celle de la couche CT. Dans le but de dessaler les eaux souterraines par osmose inverse pour la production d’eau douce, plusieurs expériences ont été menées sur l’eau brute, l’eau traitée et l’eau de rejet. Les résultats ont démontré l’efficacité de la station de déminéralisation et de la technique d’osmose inverse pour obtenir de l’eau potable selon les normes et l’indice de qualité de l’eau (IQE = 80,68; 69,11 et 40,64 pour une eau potable bonne et excellente). Après la déminéralisation, l’eau hautement saline est drainée et a des effets négatifs sur le milieu récepteur en raison du pourcentage élevé de sel. Nous avons étudié la possibilité de réutiliser l’eau de rejet pour l’irrigation. La qualité des eaux de rejet a été étudiée à l’aide de l’IQEI et comparée aux normes de consommation de la FAO, de l’Algérie et de l’OMS. Les eaux de rejet ne convenaient pas à l’irrigation ou à l’utilisation humaine. La dilution de l’eau de rejet se fait en ajoutant de l’eau souterraine, en déterminant la valeur des TDS (total des sels dissous) selon des critères d’irrigation, puis en calculant la quantité d’eau souterraine à ajouter en utilisant la loi des concentrations pour obtenir le mélange d’eau. Les TDS ont diminué de 4922, 3810 et 2867 mg/L à 2587, 2200 et 1900 mg/L aux stations de El-Oued, Touggourt et Ouargla respectivement. Les indicateurs de qualité de l’eau pour l’irrigation montrent que l’eau après le mélange convient à l’irrigation. En pratique, diverses expériences ont été menées pour atténuer le rejet d’eau à différents taux par les eaux souterraines afin de réduire leur salinité. Des échantillons dilués ont été préparés avec des proportions allant de 0:100% à 100:0% d’eaux souterraines, par augmentations de 10%. Après dilution de l’eau, les éléments physiques et chimiques des échantillons d’eau diluée ont été analysés dans le laboratoire de l’université pour calculer les indicateurs de qualité de l’eau pour l’irrigation. Les résultats ont montré que les eaux de rejet diluées conviennent à l’irrigation, car les meilleurs taux d’atténuation ont été observés à 9:1, 8:2 et 7:3.

We conducted a groundwater study in the Continental Intercalaire (CI) and the Complexe Terminal (CT) in the northern Sahara region (Algeria), where different techniques were used to assess groundwater quality for drinking and irrigation. These techniques include water quality indicators (WQI), irrigation water quality index (IWQI), multivariate statistical analysis and GIS. Physico-chemical analysis was carried out on groundwater samples taken to determine their composition. The results showed that the order of ion abundance was Ca2+ > Mg2+ > Na+ > K+ and Cl- >SO42- >HCO3- > NO3-. Assessment of groundwater quality for irrigation is based on indicators such as WQI, sodium adsorption rate (SAR), sodium percentage (Na%), soluble sodium ratio (SSP), Kelly index (KI), permeability index (PI), residual sodium carbonate content (RSC) and magnesium hazard (MH). Geospatial analyses show that groundwater in the CT and CI layers is of good quality for irrigation. The results showed that the groundwater is extremely mineralized and undrinkable by Algerian and World Health Organization (WHO) standards. What's more, the water in the CI layer is less saline than that in the CT layer. With the aim of desalinating groundwater by reverse osmosis for freshwater production, several experiments were carried out on raw water, treated water and discharge water. The results demonstrated the effectiveness of the demineralization plant and the reverse osmosis technique in obtaining drinking water in compliance with standards and the water quality index (WQI = 80.68; 69.11 and 40.64 for good and excellent drinking water). After demineralization, the highly saline water is drained and has negative effects on the receiving environment due to the high percentage of salt. We studied the possibility of reusing the discharge water for irrigation. The quality of the discharge water was studied using the IQEI and compared with the consumption standards of the FAO, Algeria and the WHO. The discharge water was not suitable for irrigation or human use. Discharge water is diluted by adding groundwater, determining the TDS (total dissolved salts) value according to irrigation criteria, then calculating the quantity of groundwater to be added using the law of concentrations to obtain the water mixture. TDS decreased from 4922, 3810 and 2867 mg/L to 2587, 2200 and 1900 mg/L at the El-Oued, Touggourt and Ouargla stations respectively. Water quality indicators for irrigation show that the water after blending is suitable for irrigation. In practice, various experiments were carried out to mitigate the release of water at different rates from groundwater to reduce its salinity. Diluted samples were prepared with proportions ranging from 0:100% to 100:0% groundwater, in 10% increments, i.e. 0:10, 1:9, 2:8, 3:7, 4:6, 5:5, 6:4, 7:3, 8:2 and 9:1. After water dilution, the physical and chemical elements of the diluted water samples were analyzed in the university laboratory to calculate water quality indicators for irrigation. The results showed that diluted discharge water is suitable for irrigation, as the best attenuation rates were observed at 9:1, 8:2 and 7:3.