Les effets de l'eau usée municipale et des fortes concentrations de CO[indice inférieur 2] sur la production de biomasse, sur la morphologie et sur la composition cellulaire d'une source marine d'Arthrospira (Spirulina) platensis (CCMP 1295) ont été étudiés. Après une comparaison de la dynamique de croissances de quatre souches différentes, la souche CPZA, une souche adaptée au milieu de culture « Zarrouk », a été sélectionnée. La production de biomasse a été déterminée massiquement sur des échantillons assechés. Les modifications au niveau de la morphologie ont été examinées journalièrement par microscopie optique, tandis que les contenus en protéines solubles, en glucides ainsi qu'en pigments (chlorophylle-a, phycocyanine et carotènes) ont été dosés par une approche colorimétrique. Le transfert de souche au milieu de culture Zarrouk a accéléré la production de biomasse par un facteur 12 sous des conditions favorables (3.3 klux à 32°C). Sous une intensité lumineuse plus grande (11 klux), la production a augmenté à 2.8 g/kg de solution après huit jours, ce qui représente une augmentation d'un facteur 17 par rapport à la biomasse initiale. L'ajout d'eau usée jusqu'à un pourcentage de 40 % a été effective en terme de production de biomasse, augmentant la culture jusqu'à une concentration de 3.3 g/kg de solution pendant la même période. La composition chimique des cultures restait relativement constante malgré les différences de milieux de culture. Cependant, l'addition d'eau usée a eu une corrélation négative sur la production nette de biomasse ainsi que sur le contenu en pigments, contrairement aux glucides qui ont démontré une augmentation allant parfois jusqu'à un facteur 5 dans une mixture composée à 80 % d'eau usée. Cette concentration d'eau usée a aussi permis d'observer de la chlorose. Malgré ces modifications, la morphologie des cellules n'a pas changé significativement, demeurant approximativement à 1 mm de longueur et aux environs de 10 spirales/trichome. Avec la concentration la plus élevée de CO[indice inférieur 2], la croissance s'est rapidement accélérée, d'abord dans le milieu Zarrouk pur, la production atteignant une densité de 3,6 g/kg solution après 8 jours sous un flux composé à 2 % de CO[indice inférieur 2]. Contrairement à l'addition d'eau usée, un changement systématique en morphologie a été observé. En effet, le trichome devient plus court et la spirale devient moins serrée si l'on compare à une culture employant des concentrations de CO[indice inférieur 2] semblables à celles de l'air ambiant. La concentration des pigments (spécialement les carotènes) et des protéines solubles diminue rapidement avec une augmentation de CO[indice inférieur 2], bien que le contenu en glucide dans ce cas également augmente proportionnellement. Une combinaison d'une haute concentration d'eau usée et de CO[indice inférieur 2] accélérait généralement le taux de croissance au début de culture. Cependant, un contenu atteignant 8 % de CO[indice inférieur 2] s'est démontré fatal pour des cultures impliquant de 20 % à 60 % d'eau usée, et ce, dès le 6e jour. En effet, une lyse prématurée des cellules a été observée. Il est tout de même particulier qu'une combinaison de hautes teneurs en CO[indice inférieur 2] et en eau usée dans le milieu de croissance ait pu mener à une synergie au niveau de la production de la biomasse, tout comme pour la production de chlorophylle-a, de phycocyanine et de protéines solubles. Ces résultats pourront s'avérer intéressants pour le développement d'une éventuelle stratégie de culture d'algue.

Le premier volet de la présente étude vise à évaluer la performance du réacteur biologique à support fluidisé SMBRMD avec garnissage PEENOX MD pour l'épuration des eaux usées de la Municipalité de Mont-Saint-Grégoire (MMSG). Ce système comprend deux réacteurs à biomasse fixe disposés en série, suivis d'un décanteur. Conformément aux critères de suivi de démonstration du MDDEP, cette nouvelle technologie a été analysée sur une période d'un an (de juin 2009 à mai 2010). Le suivi a permis de mieux comprendre les processus impliqués dans le réacteur en fonction des conditions environnementales et de la qualité de l'affluent. Une fois le système stabilisé, il a été démontré que le premier réacteur était très efficace pour l'enlèvement de la matière organique, où des taux d'abattement de 78 ± 21 et 89 ± 18 % ont été observés pour la DCO S et la DBOC5S , respectivement. Aussi, les deux réacteurs SMBR ont permis un enlèvement de l'azote ammoniacal de 99 ± 1 %. La nitrification, présente dans les deux réacteurs, était responsable de l'enlèvement de l'azote ammoniacal à 67 ± 19 %. Globalement, la performance observée à l'usine depuis l'implantation des réacteurs SMBR est supérieure à celle mesurée avec le système précèdemment utilisé, soit les biodisques. De plus, les paramètres à l'effluent sont davantage constants. Le deuxième volet du projet aborde le traitement par coagulation et floculation de l'eau usée échantillonnées à l'usine de la MMSG. L'efficacité déphosphotante de l'alun a d'abord été évaluée en laboratoire, sous des conditions expérimentales contrôlées, et comparée à celle observée à la MMSG. Puis, l'influence des conditions de mélange et de la concentration en MES sur la performance de l'alun a été analysée. Par la suite, le pouvoir déphosphatant de deux solutions de chitosane, un polymère biodégradable et non toxique issu de la chitine, a été examiné. Toutefois, le chitosane ne permettant pas d'abattre les fractions dissoutes de phosphore, l'utilisation simultanée du chitosane et de l'alun a été considéré Ainsi, deux des trois solutions de chitosane utilisées permettent de diminuer les dosages d'alun requis pour l'atteinte des exigences de rejet, réduisant par le fait même la teneur en sulfates et en aluminium dans les biosolides. De plus, pour un dosage donné d'alun, ces solutions de chitosane permettent de réduire la concentration en aluminium du surnageant. Malheureusement, les tests ne permettent pas d'associer le pouvoir déphosphatant du chitosane à son degré de déacétylation ou à son poids moléculaire.