Diagnostic Et Réhabilitation de La Station de Traitement Des Eaux Usées de La Ville de Khenchela [PDF]

Zitiervorschau

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Université Larbi Ben M’Hidi M’ * Oum El Bouaghi * Faculté des Sciences et de la Technologie Département De Génie Civil & Hydraulique Mémoire Dee Fin d’Etude d’Etude Pour l’Obtention Du Diplôme Master en Hydraulique OPTION : HYDRAULIQUE URBAINE

Thème :

DIAGNOSTIC OSTIC ET REHABILITATION DE LA STATION TATION DE TRAITEMENT TRA TEMENT DES EAUX USEES DE LA VILLE DE KHENCHELA

Présenté par : NOUADI Kamel. MERROUCHE Rabah. Devant le jury : Président

: Dr. MAROUF Nadir.

Examinateur : Mme. DJEDDOU Aouatef. Encadreur

: MR. DJEDDOU Messaoud.

Promotion : 2012 201212-2013

Remerciements

Nous remercions ALLAH le tout puissant, pour nous avoir donné la santé, le courage, et la volonté d’étudier et pour nous avoir permis de réaliser ce travail dans les meilleures conditions. Nous aimerions exprimer notre gratitude pour la patience, le soutien et l’aide qu’a pu nous apporter notre encadreur Mr : DJEDDOU Messaoud. Pour le

personnel de la station de traitements des eaux usées de Khenchela,

remerciements particuliers pour Mr. BELAIDI Hichem et RDJILA Mourad et chef de station Mme. MESRANA Akila pour nous avoir aidés. Tous les enseignants du département d’hydraulique qui ont contribué à notre formation jusqu’au le fin cycle universitaire

Dédicace

Je dédie ce travail à tous ceux que j’aime mais surtout : • Mes parents : CHERIF et KHEMISSA pour tous leurs sacrifices et leurs soutiens moraux et matériel dont ils ont fait preuve pour que je réussisse et à qui je serais éternellement reconnaissant. qu’ALLAH puisse leur accorder longue vie afin qu’ils puissent trouver en moi toute gratitude et l’attention voulue. • Spécial à ma famille, à mes frères et à mes sœurs pour tout le soutien durant ma carrière pédagogique • Mes amis IDRIS, MOSTAFA, FARID, SAMIR, HICHEM, ABD ELDJALIL, ISHAK, THABET, ZAKARIA et tous mes amis sans exception qui n’ont cessé de me soutenir et de m’encourager au cours de mes années d’études et de m’avoir plus d’une fois remonté le moral. • Mes enseignantes HELLAL AOUATEF et SEHTAL SABAH qui m’ont accompagné durant mes études. • Et mes collègues de la promotion 2013.

KAMEL

Dédicace

Je dédie ce travail : A mes très chers parents qui ont toujours été là pour moi, et qui m'ont donné un magnifique modèle de labeur et de persévérance. A mes Amis DJALEL, NABIL, YASSINE, ADEL, DJOUBIR

A toute ma petite et ma grande famille

A tous mes enseignants A toute la promotion d’hydraulique urbaine (2012_2013) qui restera toujours gravée dans mes pensées.

Enfin je le dédie à tous mes amis que je n'ai pas cités et à tous ceux qui me connaissent.

RABAH

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Résume Cette étude est une contribution a la réhabilitation de la station de traitement des eaux usées de la ville de Khenchela, et ainsi apporter quelque réponse aux problèmes d’exploitation et gestion quotidienne de la station pour améliorer son rôle de protecteur d’environnement. Nous avons effectué un calcul de redimensionnement basé sur des formules déjà existantes pour réaliser une vérification du dimensionnement actuel de la station, ce calcul à révéler tout les points de dysfonctionnement du procédé de traitement de la station. Une proposition basée sur deux variantes est présentée pour améliorer le rendement de la station. Mots clés : diagnostic, réhabilitation, station d’épuration, décanteur primaire, temps de séjours. Abstract This study is a contribution to the rehabilitation of the treatment plant wastewater the city of Khenchela, the principal is to bring some answer to the problems of exploitation and management to improve its role of daily protector environment. We made a calculation of resizing based on the formulas already existing to realize a diagnosis of the current, this calculation reveal some dysfunction point of the treatment process. A proposal based on two variants is presented to improve the efficiency on the plant. Keywords: diagnosis, rehabilitation, wastewater treatment, primary decanter, time residence

SOMMAIRE

INTRODUCTION GENERALE................................................................................................ 1 Chapitre I : Présentation de la région d’étude I.1. INTRODUCION .................................................................................................................. 2 I.2. SITUATION GEOGRAPHIQUE ........................................................................................ 2 I.2.1 DELIMITATION DU POLE URBAIN ..................................................................................... 2 I.2.2 RELIEF............................................................................................................................. 2 I.3 CARACTERISTIQUE DES SOLS ...................................................................................... 3 I.3.1 TOPOGRAPHIE ................................................................................................................. 3 I.3.2 GEOLOGIE ....................................................................................................................... 3 I.3.3 L'HYDROGRAPHIE ET LE REGIME DES NAPPES SOUTERRAINES ......................................... 3 I.4 SITUATION CLIMATIQUE ............................................................................................... 4 I.4.1 CLIMAT ........................................................................................................................... 4 I.4.2 TEMPERATURE ................................................................................................................ 4 I.4.3 LES PLUIES ...................................................................................................................... 4 I.5. LES DONNEES DES AGGLOMERATIONS .................................................................... 5 I.5.1. POPULATION .................................................................................................................. 5 Chapitre II : Description générale de la station d’épuration II. 1 CARACTERISTIQUES DU SYSTEME D’ASSAINISSEMENT .................................... 6 II.1.1 PRESENTATION DU RESEAU D'ASSAINISSEMENT DE LA VILLE DE KHENCHELA................ 6 II.2 LOCALISATION DE LA STATION D’EPURATION ..................................................... 7 II.3 DONNEE SPECIFIQUES DE LA STATION .................................................................... 7 II.4 FILIERES DE TRAITEMENT DANS LA STATION ....................................................... 8 II.4.1 FILIERE DE TRAITEMENT DES EAUX ................................................................................ 8 II.4.2 FILIERE DES BOUES ........................................................................................................ 8 II. 5 BASES DE DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES ................................................. 8 II.5.1 CHARGE POLLUANTES :.................................................................................................. 8 II.5.2 CARACTERISTIQUES DES OUVRAGES EXISTANTS ............................................................ 9 II. 6 SCHEMA PRINCIPALE D’UNE FILIERE DE TRAITEMENT DES EAUX USEES . 12

Chapitre III : Dimensionnement des filières d’une station d’épuration III.1. INTRODUCTION ........................................................................................................... 14 III.2 CONCEPTION LA STATION D’EPURATION ............................................................ 14 III.3 DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES DE PRETRAITEMENT ........................... 14 III.3.1 CALCUL LA BACHE DE RELEVAGE ............................................................................... 14 III.3.2 DEGRILLAGE .............................................................................................................. 15 III.3.2.1 Dégrillage grossier ............................................................................................ 15 III.3.2.1.1 Calculer de la section de la grille ................................................................ 15 III.3.2.1.2 Calcul du coefficient de vide : ..................................................................... 16 III.3.2.1.3 Calcul de la longueur (L) et la largeur (l) de la grille................................. 16 III.3.2.1.4 Le nombre des barreaux ............................................................................. 17 III.3.2.1.5 Calcul de la perte de charge à travers la grille ............................................ 17 III.3.2.1.6 Calculer du résidu journalier du dégrillage grossier .................................. 18 III.3.2.2 Dégrillage fin (mécanique) ............................................................................... 18 III.3.2.2.1. Calcul de la section de la grille .................................................................. 18 III.3.2.2.2 Calculer le coefficient de vide .................................................................... 19 III.3.2.2.3 Calculer la longueur (L) et la largeur (l) de la grille ................................... 19 III.3.2.2.4 Le nombre des barreaux ............................................................................. 20 III.3.2.2.5 Calculer la perte de charge à travers la grille .............................................. 20 III.3.2.2.6 Calculer du résidu journalier de dégrillage fin ............................................ 21 III.3.3 DIMENSIONNEMENT DU DESSABLEUR-DESHUILEUR.................................................... 21 III.3.3.1 Calcul du déssableur .......................................................................................... 21 III.3.3.1.1. Calcul de la section verticale (Sv) ............................................................. 21 III.3.3.1.2 Calcul la profondeur (h) et la largeur (b) ................................................... 22 III.3.3.1.3 Calcul de la section horizontal (Sh) ............................................................. 22 III.3.3.1.4 Calcul de la langueur du couloir(L) ............................................................ 23 III.3.3.1.5 Calcul du temps de séjour (ts)...................................................................... 23 III.3.3.1.6 Volume de sable retenu ............................................................................... 23 III.3.3.2 Calcul du déshuileur .......................................................................................... 23 III.3.3.2.1 Calcul du volume des graisses .................................................................... 24 III.3.3.2.2 Débit d’aire ................................................................................................. 24 III.3.3.3 Bilan des matières .............................................................................................. 25 III.4 DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES DU TRAITEMENT SECONDAIRE ........ 26 III.4.1 DIMENSIONNEMENT DU BASSIN D’AERATION.............................................................. 26 III.4.1.1 Détermination du tems du séjour ....................................................................... 27 III.4.1.2 calcul du volume du bassin d’aération .............................................................. 27 III.4.1.2.1 Sur la base de Qm......................................................................................... 27 III.4.1.2.2 Sur la base de Qd :....................................................................................... 27 III.4.1.3 Calcul de la surface de bassin d’aération .......................................................... 28 III.4.1.4 Vérification des caractéristiques du bassin d’aération...................................... 28

III.4.1.4.1 Charge massique (Cm) ................................................................................ 29 III.4.1.4.2 Charge volumique (Cv) ............................................................................... 29 III.4.2 Dimensionnement du bassin d’aération ........................................................................ 30 III.4.2.1 Détermination du temps du séjour ..................................................................... 30 III.4.2.2 Calcul du volume du bassin d’aération.............................................................. 31 III.4.2.2.1 Sur la base de Qm......................................................................................... 31 III.4.2.2.2 Sur la base de Qd ......................................................................................... 31 III.4.2.3 calcul de la surface de bassin ............................................................................ 31 III.4.2.4 Vérification des caractéristiques du bassin ....................................................... 32 III.4.2.4.1 Charge massique (Cm) ................................................................................ 32 III.4.2.4.2 Charge volumique ....................................................................................... 33 III.4.2.4.3Calcul du rendement épuratoire ................................................................... 33 III.4.2.5 Calcul des besoin en oxygène............................................................................. 33 III.4.2.5.1 Calcul de la quantité d’oxygène journalière ................................................ 34 III.4.2.5.2 Quantité d’oxygène horaire de pointe ......................................................... 35 III.4.2.5.3 Quantité d’oxygène nécessaire pour 1m3 de bassin d’aération ................... 35 III.4.2.5.4 Capacité d’oxygénation effective ................................................................ 36 III.4.2.6 Calcul du différentes puissances ........................................................................ 38 III.4.2.6.1 Calcul de puissance d’aération nécessaire (La puissance à installer) ......... 38 III.4.2.6.2 Puissance requise pour l’aération ................................................................ 38 III.4.2.6.3 Calcul de la puissance requise pour le brassage .......................................... 39 III.4.2.6.4 Débit d’air ................................................................................................... 39 III.4.2.7 Production des boues biologique en excès à extraire ........................................ 41 III.4.2.8 détermination de l’âge des boues ....................................................................... 42 III.4.3 DIMENSIONNEMENT DU DECANTEUR SECONDAIRE ..................................................... 43 III.4.3.1 Qualité de la décantation ................................................................................... 43 III.4.3.2 Recirculation des boues ..................................................................................... 43 III.4.3.3 Dimensionnement du décanteur secondaire...................................................... 45 III.4.3.3.2 Calcul de la surface ..................................................................................... 45 III.4.3.3.3 Calcul du débit par lame déversant ............................................................ 46 III.5 DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES DU TRATEMENT DES BOUES ............. 47 III.5.1 EPAISSISSEMENT......................................................................................................... 47 III.5.1.1 Dimensionnement de l’épaississeur ................................................................... 48 III.5.1.1.1 Calcul du volume de l’épaississeur ............................................................. 48 III.5.1.1.2 Calcul de la surface d’épaississeur .............................................................. 48 III.5.2 DESHYDRATATION SUR LITS DE SECHAGE ................................................................... 49 III.5.2.1 Calcul la surface de lits de séchage : ................................................................. 49 III.6. DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES DU TRATEMENT TERTIAIRE ............. 50 III.6.1 DIMENSION DU BASSIN DE CHLORATION ..................................................................... 50 III.6.2 DETERMINATION DES DEBITS DE CHLORE NECESSAIRE ............................................... 51

III.7 CONCLUSION ................................................................................................................ 52 Chapitre IV : Diagnostic : Origines et causes des dysfonctionnements IV.1 INTRODUCTION ........................................................................................................... 53 IV.2 DIAGNOSTIC DES OUVRAGES .................................................................................. 53 IV.2.1 DEGRILLEUR .............................................................................................................. 53 IV.2.1.1 Description et caractéristique ............................................................................ 53 IV.2.2 DESSABLEUR- DESHUILEUR ........................................................................................ 54 IV.2.2.1 Description et caractéristique ............................................................................ 54 IV.2.2.2 Origine de dysfonctionnement ............................................................................ 54 IV.2.3 BASSIN D’AERATION................................................................................................... 55 IV.2.3.1 Description et caractéristique ............................................................................ 55 IV.2.3.2 Origine des dysfonctionnements ........................................................................ 56 IV.2.4 DECANTEUR SECONDAIRE .......................................................................................... 57 IV.2.4.1 Description et caractéristique ............................................................................ 57 IV.2.4.2 Origine du dysfonctionnement ............................................................................ 57 IV.2.5 EPAISSISSEUR ............................................................................................................. 58 IV.2.5.1 Description et caractéristique ............................................................................ 58 IV.2.6 LITS DE SECHAGE ....................................................................................................... 58 IV.2.6.1 Description et caractéristique ............................................................................ 58 IV.2.6.2 Origine du dysfonctionnement ............................................................................ 58 IV.3 CONCLUSION ................................................................................................................ 60 Chapitre V : Réhabilitation : Étude des solutions et variantes V.1 INTRODUCTION ............................................................................................................. 61 V.2 VERIFICATION DE LA CHARGE MASSIQUE ........................................................... 61 V.3. ÉTUDE TECHNIQUE DE LA PREMIERE VARIANTE (AVEC DECANTEUR PRIMAIRE) ............................................................................................................................. 63 V.3.1 DESCRIPTION DE LA VARIANTE .................................................................................... 63 V.3.2 CALCUL DU DECANTEUR PRIMAIRE .............................................................................. 64 V.3.3 VERIFICATION LES CARACTERISTIQUES DU BASSIN ...................................................... 67 V.3.3.1 besoin en oxygène ................................................................................................ 68 V.3.3.2 Quantité d’oxygène journalière ........................................................................... 69 V.3.3.3 Quantité d’oxygène horaire de pointe ................................................................. 69 V.3.3.4 La quantité d’oxygène nécessaire pour 1m3 de bassin ........................................ 70 V.3.3.5 Capacité d’oxygénation effective ......................................................................... 70 V.3.3.6 Calcul de puissance d’aération nécessaire (La puissance à installer) ............... 72 V.3.3.7 La puissance requise pour l’aération est ............................................................. 72 V.3.3.8 Calcul de la puissance requise pour le brassage ................................................ 73

V.3.4 VERIFICATION DES CARACTERISTIQUES DU CLARIFICATEUR ........................................ 74 V.3.4.1 Production des boues en excès à extraire ............................................................ 74 V.3.4.2 Extraction de boues ............................................................................................. 75 V.2.4.3 Age des boues ....................................................................................................... 77 V.2.4.4 Qualité de la décantation ..................................................................................... 78 V.2.4.5 Recirculation des boues ....................................................................................... 78 V.4 ETUDE TECHNIQUE DE LA DEUXIEME VARIATE (ALLONGEMENT DU TEMPS DE SEJOURS) ........................................................................................................... 81 V.4.1 DESCRIPTION DE LA VARIANTE .................................................................................... 81 V.4.2 DETERMINER LE TEMPS DE SEJOUR OPTIMAL ............................................................... 81 V.4.3 VERIFICATION LES CARACTERISTIQUES DU BASSIN D’AERATION ................................. 82 v.4.3.1 Besoin en oxygène ................................................................................................ 83 V.4.3.3 Quantité d’oxygène horaire de pointe ................................................................. 84 V.4.3.4 La quantité d’oxygène nécessaire pour 1m3 de bassin ........................................ 84 V.4.3.5 Capacité d’oxygénation effective ......................................................................... 84 v.4.3.6 Calcul de puissance d’aération nécessaire (La puissance à installer) ................ 86 V.4.3.7 La puissance requise pour l’aération est ............................................................. 87 V.4.3.8 Calcul de la puissance requise pour le brassage ................................................ 87 V.4.4 VERIFICATION LES CARACTERISTIQUES DU CLARIFICATEUR ......................................... 88 V.4.4.1 Production des boues en excès à extraire ............................................................ 88 V.4.4.2 Age des boues ....................................................................................................... 89 V.4.4.3 Qualité de la décantation ..................................................................................... 90 V.4.4.4 Recirculation des boues ....................................................................................... 90 V.5 ÉTUDE COMPARATIVE DES SOLUTIONS ................................................................ 91 V.5.1 ASPECT ECONOMIQUE .................................................................................................. 91 V.5.1.1 Aspect de la première variante ............................................................................ 91 V.5.1.2 Aspect de la deuxième variante ........................................................................... 92 V.5.2 ASPECT TECHNIQUE ..................................................................................................... 92 V.5.3 AVANTAGES ET INCONVENIENTS DES SOLUTIONS ET VARIANTES ................................. 94 V.5.3.1 Première variante ................................................................................................ 94 V.5.3.2 Deuxième variante ............................................................................................... 95 V.6 CHOIX FINAL DE LA SOLUTION ................................................................................ 95 V.7 CONCLUSION ................................................................................................................. 96 CONCLUSION GENERALE .................................................................................................. 97 REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE

LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 : Précipitations moyennes annuelle des précipitations et nombre de jours de pluie. 5 Tableau 2 : Evolution du population de la ville de khenchela . ................................................. 5 Tableau.3 : Données spécifiques de la station ........................................................................... 7 Tableau 4: Donné de Base de la charge polluante .................................................................... 9 Tableau 5: Le traitement retenu avec une qualité de rejet conforme aux normes ..................... 9 Tableau 6: Caractéristiques fosse à bâtards ............................................................................... 9 Tableau 7: Caractéristiques dégrilleur grossier ....................................................................... 10 Tableau 8 : Caractéristiques du poste de relevage .................................................................. 10 Tableau 9: Caractéristiques dégrilleur fin ............................................................................... 10 Tableau 10 : Caractéristiques du déssableur–déshuileur ......................................................... 11 Tableau 11: Caractéristiques Traitement biologique ............................................................... 11 Tableau 12: Caractéristique déssableur-déshuileur .................................................................. 25 Tableau 13: Bilan matières du déssableur ................................................................................ 26 Tableau 14: Différents variantes de l’installation ................................................................... 30 Tableau 15 : Valeurs de α et β pour les différents types de traitement par boues activées ..... 37 Tableau 16: Valeurs du rapport

/

pour différentes altitudes ....................................... 37

Tableau 17: Caractéristiques du bassin d’aération. .................................................................. 40 Tableau 18: Valeurs communément admises pour les charges massiques traditionnelles ...... 42 Tableau 19: Vitesse de décantation en fonction de l’Indice de Mohlman .............................. 45 Tableau 20: Temps de séjour de la boue dans un clarificateur ................................................ 45 Tableau 21 : Tableau récapitulatif des problèmes dans chaque filière.................................... 59 Tableau 22: Bilan matières de la décantation primaire ............................................................ 66 Tableau 23: Caractéristiques de la décantation primaire ......................................................... 66 Tableau 24: Valeurs de α et β pour les différents types de traitement par boues activées ...... 71 Tableau 25: Valeurs du rapport

/

pour différentes altitudes ....................................... 71

Tableau 26: Caractéristiques du bassin d’aération. .................................................................. 74 Tableau 27: Caractéristiques des boues extraites des décanteurs primaire et secondaire. ....... 77 Tableau 28: Vitesse de décantation en fonction de l’Indice de Mohlman ............................... 78 Tableau 29 : Valeurs de α et β pour les différents types de traitement par boues activées ...... 85 Tableau 30: Valeurs du rapport

/

pour différentes altitudes ........................................ 85

Tableau 31: Caractéristiques du bassin d’aération. .................................................................. 88

Tableau 32: Vitesse de décantation en fonction de l’Indice de Molhman. ............................. 90 Tableau 33: Tableau récapitulatif comparé entre les paramètres de chaque variante de station. .................................................................................................................................................. 93

LISTE DES FIGURES Figure 1: Schéma principale d’une filière de traitement des eaux usées ................................. 13 Figure 2: Valeur a' et b' sont fonction de Cm .......................................................................... 35 Figure 3: Quantité annuel des boues traitées en T.MS par m2 de surface utile en dimensionnement .................................................................................................................... 49 Figure 4 : Dégrilleur fin avec vis sans fin ................................................................................ 54 Figure 5 : Déssableur-déshuileur non opérationnel .................................................................. 55 Figure 6: La mousse dans le bassin d’aération ....................................................................... 56 Figure 7: Les flottants dans le clarificateur .............................................................................. 57 Figure 8 : Décanteur primaire avec pont de racleur à entrainement périphérique et central ... 64 Figure 9 : Schéma principale d’une station d’épuration avec décanteur primaire ................... 80

INTRODUCTION GENERALE Le rôle d'une station d’épuration est diminué les matières organiques pour protéger l’environnement de la pollution provenant de l'activité humaine sous la forme d'eaux usées de différente origine, soit urbaine ou industrielle. Pour assurer le bon déroulement de cette protection du milieu naturel, une bonne gestion doit être le cheval de fer dans ce combat important pour préserver notre environnement et limiter l’impact sur le milieu récepteur, une tache qui devra être allouer a des agents qualifiés. Le diagnostic d'une station d'épuration déjà existante et en cours de fonctionnement, commence tout d'abord par l'étude détaillé de cette station, l'analyse des sa capacité nominal, réelle, la capacité des ouvrages, et surtout le fonctionnement quotidien. La station de traitement des eaux usées de la ville de Khenchela a pour but de traiter les eaux usées du chef lieu de la wilaya ainsi que sa banlieue proche. Elle a été mise en service le 20 Octobre 2008 avec une capacité de 192000 Eq. hab, avec un débit d'effluents à traiter en temps de pluie estimé à 23000 m3/jour. Le développement du niveau de vie en Algérie est de plus en plus freiné par l'impact négative de l'activité humaine sur l'environnement, les quantités énormes de pollution produite, la croissante de la demande en eau, le vieillissement du réseau d'assainissement, les travaux en répétition dans le tissu urbain de la ville de Khenchela, ainsi que le manque de conscience des citoyens, présentent un ensemble de facteurs qui influence sur le fonctionnement de la station on se manifestant en forme de problèmes qui rendant ainsi la station vulnérable. Notre travail de fin d'étude est constitué de cinq parties: La première partie est consacré à la présentation de la ville de Khenchela, la deuxième partie est une a description détaillé de la station d’épuration (l’emplacement, présentation des filières de traitement, données de base), le dimensionnement des ouvrages de la station est l’objet de troisième partie. La quatrième partie enroulée autour la comparaison entre l’état actuel et nominal, l’étude des solutions pour réhabiliter la station c’est l’axe de dernière partie.

1

Chapitre I : Présentation de la région d’étude

Chapitre I

Présentation de la région d’étude

I.1. INTRODUCION Avant d’entamer une étude technique, une description générale de la zone d’étude de point de vue géologique, hydrologique, démographique, climatique et hydraulique est la première étape qui donne un aperçu générale de la complexité de l’étude.

I.2. SITUATION GEOGRAPHIQUE La wilaya de Khenchela est située au Nord-est Algérien dans la région des Aurès, elle occupe une position géographique entre la chaîne steppique et les hauts plateaux, ce qui la confére un caractère forestier agro-pastoral et saharien. Elle est entourée par les wilayas d'Oum el Bouaghi et Tébessa à l’Est, Batna et Biskra à l’Ouest, El Oued au Sud. La superficie de la Wilaya de Khenchela est estimée à 971000 hectares. Le pôle urbain est constitué de l’agglomération de Khenchela et sa banlieue proche (N’Sigha) [1].

I.2.1 Délimitation du pole urbain •

Au Nord par le lotissement Babar 2 dans l’agglomération de Khenchela.

•

A l’Ouest par le chemin de wilaya (CW 5A) reliant la ville de Khenchela à Tamza.

•

A l’Est par le stade Omnisport et la coopérative UGTA au niveau de Khenchela et par la protection civile.

• Au Sud par des terres agricoles de la commune de N’Sigha [1].

I.2.2 Relief L’assiette du pole urbain (Khenchela-N’Sigha), situé dans la région des hautes plaines souvent appelées hauts plateaux, présente une diversité d’ensemble. Au plan relief des grandes unités géographiques s’individualisent : Une zone de montagne qui se compose de deux unités : La terminaison périclinale des Aurès qui couvre la partie centrale de la commune de Khenchela, forme la plus grande part de l’élément montagneux et décompose en fait, en deux sous unités :

2

Chapitre I

Présentation de la région d’étude

Une première ligne de crête massive, située au Sud (Djebel Tiferkassa et Ras Serdoun), culminant à (1500 m – 1700 m), selon une orientation SW-NE, s’interrompt à l’Ouest de la ville de Khenchela. Le contact entre les sommets et les reliefs situés en contrebas est effectue par l’intermédiaire de versants convexoconcaves qui sont le siège de nombreux ravins.

Le

Djebel Djhfa et son prolongement Nord-Est (Djebel El Taref et Djebel

Chettaia), localisé dans la partie centrale de la commune de N’Sigha. Ce massif culmine à 1706 m et les versants situés à (1300 m-1400 m) qui coupent le profil.

Un ensemble similaire, de moindre surface que le territoire des communes de Khenchela et N’Sigha à des altitudes moins élevées à 1100 m environ. Une zone de vallée au niveau de la commune de N’Sigha, coincée entre les systèmes orographique, qui lui donnent l’aspect d’une gouttière [1].

I.3 CARACTERISTIQUE DES SOLS I.3.1 Topographie La pente du terrain est

moyenne (2% à 5%), et va du l’Ouest vers l’Est,

l’altitude varie de (1000 m à 1080 m) environ, et ne présente pas des difficultés naturelles majeures qui empêchent l’extension.

I.3.2 Géologie La région de Khenchela se caractérise par des reliefs élevés qui s’étendent à l’Ouest et qui sont représentés par des partis glacis polygéniques. La chaine des montagnes des Aurès est formée principalement de calcaire

I.3.3 L'hydrographie et le régime des nappes souterraines Le territoire du pole Khenchela- N’Sigha est caractérisé par un réseau hydrographique d’un régime d’écoulement généralement temporaire, les oueds les plus importants sont : Oued El Menzel, Oued Hammam Salhine, Oued El Kharroub, Oued Boughegal, Oued El Manchar, Oued Laghrour. 3

Chapitre I

Présentation de la région d’étude

Quant aux eaux souterraines, elles sont constituées par les nappes du plio-quaternaire (Beggaga et Baghai), du crétacé supérieur (N’Sigha) dont les capacités sont méconnues.

I.4 SITUATION CLIMATIQUE I.4.1 Climat La wilaya de Khenchela doit à sa position, un climat de type continental avec de fortes amplitudes diurnes et des hivers froids, une pluviométrie souvent insuffisante, même pour des cultures résistant à la sécheresse. Cette diversité climatique a donné à la wilaya un penchant naturel multiple conférant des spécificités touristiques non négligeables [1].

I.4.2 Température Les contrastes de températures sont remarquables, les températures sont marquées par de fortes variations diurnes et saisonnières : Une moyenne de tous les minimal de l’ordre de -2,0 °C ; Un minimum absolu observé de -4,8 °C ; Un maximum absolu observé de +42°C. Les maxima absolus observés pendant la saison estivale sont très élevés, ce qui engendre une forte évaporation pendant cette saison [1].

I.4.3 Les pluies La ville de Khenchela reçoit environ 500 mm d’eau par an. Cependant, les chutes de pluies sont irrégulières, réparties sur une période courte, l’évaporation est souvent forte. L’été est pratiquement sec, de Juin à Septembre, seuls tombent quelques orages. Le maximum des pluies tombe en hiver et au printemps (Mars est le moi le plus humide, et Juillet le mois le plus sec) [1].

4

Chapitre I

Présentation de la région d’étude

Tableau 1 : Précipitations moyennes annuelle des précipitations et nombre de jours de pluie [1].

Mois

moyenne des precipitation (mm) 54 47 70 50 61 35 13 23 36 38 57 45

Janvier Fevrier Mars Avril Mai Juin Juillet Aout Septembre Octobre Novembre Decembre

Nombre de jours 08 08 09 06 08 05 02 03 05 06 08 07

I.5. LES DONNEES DES AGGLOMERATIONS I.5.1. Population La population de Khenchela à évolué dans le temps d'une façon soutenue ; avec un taux d'accroissement élevé par rapport à la moyenne nationale, surtout la période allant de 1987a1997.le taux d'accroissement de la population a été calculé en se basant sur la formule Des accroissements géométriques. Tableau 2 : Evolution du population de la ville de khenchela [2].

Année Population Taux d'accroissement (%)

2006

2002

1998

1987

142705

121910

106649

71185

3.2

3.4

3.7

..

Conclusion : La variabilité du climat de la ville de Khenchela et la croissance de la population spécialement durant la saison estivale engendre la production de quantités importantes des eaux usées vaudra impérativement traités.

5

Chapitre II : Description générale de la station d’épuration

Chapitre II

Description générale de la station d’épuration

II. 1 CARACTERISTIQUES DU SYSTEME D’ASSAINISSEMENT II.1.1 Présentation du réseau d'assainissement de la ville de Khenchela Le rôle essentiel d’un réseau d’assainissement est la collecte et l'évacuation des eaux usées à fin d'éviter leur stagnation, et les risques des nuisances esthétique et sanitaires. La ville de Khenchela est dotée depuis longtemps d'un réseau d'assainissement, aux cours des des derniéres, le réseau principal a subi de l’amélioration et des extensions pour répondre aux besoins de développement urbain de la ville [2]. Le système d'assainissement de la ville de Khenchela dans son ensemble est unitaire, pour la zone industrielle le système est séparatif, les collecteurs principaux sont munis des déversoirs d'orage. La longueur actuelle du réseau est de 156,5 Km, dont 1600 ml réhabilités, le taux de raccordement est de 80%. La ville de Khenchela est divisée en deux zones : Zone Sud-Est Zone Nord-Ouest. Deux collecteurs principaux I « P » et II « B ». •

Collecteur Sud-Est I « P » : prend en charge la zone sud-est, il collecte quatre

Collecteurs secondaires. Le collecteur I-1 : collecteur du rejet du centre N'sigha « E ». Le collecteur I-2 : collecteur du rejet du centre N'sigha « F » Le collecteur I-3 : collecteur du rejet de la cité Benboulaid « G ». Le collecteur I-4 : collecteur du rejet de la cité ex Marito « H ». •

Collecteur Nord-Ouest II « B » : vu la complexité du relief qui présent une pente d'environ 10 m sans prend en compte la sous profondeur de la projection ce qui à obliger de diviser ce bassin en deux avec la projection de deux collecteur « K », et « J » qui déversent dans un rejet prés de la route Batna.vla plus grande partie sera véhiculée vers la station d'épuration avec la prise en charge des rejets de la zone 6

Chapitre II

Description générale de la station d’épuration

industrielle existante et comme cette partie présente un grand débit d'eau pluviale il y a deux déversoirs d'orage [2]. Collecteur II-1 : collecteur secondaire « A » : qui draine la zone d'extension au lange terme.

Collecteur II-2 : ce collecteur secondaire « C » prend en charge le rejet de la cité Lamouchi. Collecteur II-2-1 : collecteur tertiaire « D » collecter le rejet de la zone industrielle. Collecteur « J » : collecteur tertiaire collecter une partie de la zone nord-ouest. Collecteur « K » : collecteur tertiaire collecter une partie de la zone nord-ouest.

II.2 LOCALISATION DE LA STATION D’EPURATION La station est située au Nord-Est de la ville de Khenchela, le site est délimité au Nord par la route de Baghai, à l’Est par la route d’Ain Beida, à l’Ouest par la route de Moussa Radeh, et au Sud par la route de contournement. La superficie totale du site de la station est estimée à 7,3 hectares. La station a été mise en service le 20 Octobre 2008 [26].

II.3 DONNEE SPECIFIQUES DE LA STATION La station est conçue pour répondre aux exigences de traitement de la ville de Khenchela (chef lieu de Wilaya), et de sa banlieue, avec une capacité de 192000 Eq. Hab. Tableau.3 : Données spécifiques de la station [25]

Unités

Horizon 2015

Equivalent .habitant

E.H

192000

Volume journalier

m3 /j

23000

Débit moyen de temps sec

m3 /h

959

Débit de pointe de temps sec

m3 /h

1516

Débit maximal admis en temps de pluie

m3 /h

4446 ,5

7

Chapitre II

Description générale de la station d’épuration

II.4 FILIERES DE TRAITEMENT DANS LA STATION II.4.1 Filière de traitement des eaux •

Dégrillage grossier manuel

•

Quatre (4) dégrilleurs mécanisés

•

Deux (2) dessaleurs-déshuileurs, rectangulaires avec aération immergés et pompes de requise de sable, et égouttoir a graisses.

•

Six (6) lits de sable.

•

Huit (8) bassins d’aération par turbines de surface de dimension unitaire répartiteur avec quatre vannes batardeaux pour régler.

•

Quatre (4) clarificateur de 32 m de diamètre.

•

Un (1) bassin de désinfection (de contact).

II.4.2 Filière des boues •

Poste de recirculation extraction comprenant chacun trois (3) pompes de recirculation (720 m3/h unitaire) en amont de bassin.

•

Un (1) épaississeur gravitaire avec deux pompes volumétriques (rotor excentré) d’extraction le refoulement des pompes alimente les lits de séchages.

•

Huit (8) lits de séchage solaire

II. 5 BASES DE DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES II.5.1 Charge polluantes : Les bases retenues pour le dimensionnement de la station d’épuration

sont

récapitulées dans le tableau suivant :

8

Chapitre II

Description générale de la station d’épuration

Tableau 4: Donné de Base de la charge polluante [25]

Charge journalière en DCO (Kg/j)

3542

Charge journalière en DBO5 (Kg/j)

3404

Charge journalière en MES (Kg/j)

17871

Tableau 5: Le traitement retenu avec une qualité de rejet conforme aux normes algérienne [25]

Paramètres

Concentration en (mg/l)

Rendement minimum d’élimination en (%)

DBO5 (Kg/j)

≤40

≥90

DCO (Kg/j)

≤130

≥90

MES (Kg/j)

≤40

≥90

NTK (Kg/j)

≤07

≥80

II.5.2 Caractéristiques des ouvrages existants Tableau 6: Caractéristiques fosse à bâtards [25]

Désignation

Unité

Valeurs

Débit maximal admis

m3 /h

4446,5

Temps de rétention à débit max

min

/

Charge superficiel

3

/

2

m /m .h

9

Chapitre II

Description générale de la station d’épuration

Tableau 7: Caractéristiques du dégrilleur grossier [25]

Désignation

Unité

Horizon 2015

Type de grille

Barreau incliné à 60°

Débit maximum

m3 /h

4446,5

Nombre de grille

U

02

Espacement entre fer

mm

100

Epaisseur des barreaux

mm

10

Vitesse du passage dans le canal

m/s

/

Vitesse de passage à travers la grille

m/s

/

/

acier

Matériau de construction du dégrilleur

les déchets recueillis du dégrillage grossier seront acheminés manuellement

Tableau 8 : Caractéristiques du poste de relevage [25]

Débit maximum de dimensionnement (m3/h)

4446,5

Nombre des pompes

04

Temps de fonctionnement des pompes

Entre 02 et 08 h 2 pompes 800 m3/h et

Débit des pompes

2 pompes 1600 m3/h

Tableau 9: Caractéristiques du dégrilleur fin [25]

Désignation

Unité

Horizon 2015

3

m /h

4446,5

U

04

Ecartement entre barreaux

mm

10

Vitesse de passage à travers la grille

m/s

/

Vitesse de passage dans le canal

m/s

/

Débit max Nombre de grilles

Matériaux de construction châssis et grille

Acier galvanisé

10

Chapitre II

Description générale de la station d’épuration

Tableau 10 : Caractéristiques du déssableur–déshuileur [25]

Désignation

Unité

Horizon 2015

m3/h

4446,5

Rectangulaire

Rectangulaire

U

02

min

/

m3/m2/h

/

Surface totale de l’ouvrage

m2

76.95 × 2

Volume total de l’ouvrage

m3

238.5 × 2

Longueur

m

27

largeur chambre à sable

m

1,9

largeur chambre à graisse

m

0,95

Hauteur d’eau dans l’ouvrage

m

3.1

Débit max Forme géométrique de l’ouvrage Nombre de files d’eau Temps de séjour mini au débit max admis Charge hydraulique max pointe

Système d’aération pour la flottation des graisses par Suppresseurs + diffuseurs Extraction de sable par Autres pompes

Tableau 11: Caractéristiques Traitement biologique [25]

Désignation

Unité

Horizon 2015

3

m /h

4446,5

Nombre des bassins

U

8

Longueur de chaque bassin

m

23

largeur de chaque bassin

m

18

Rectangulaire

Rectangulaire

Nombre de files d’eau

U

02

Charge massique (Cm)

Kg DBO5

0.15

Débit max a traité

Forme géométrique de l’ouvrage

Surface totale des bassins

2

3375

3

m

Volume total des bassins

m

15187.5

Hauteur d’eau dans l’ouvrage

m

4,5

Concentration en MES dans le bassin

g/l

04

Puissance installé

kW

37

11

Chapitre II

Description générale de la station d’épuration

L’aération des bassins est assurée par Aérateur de surface

II. 6 SCHEMA PRINCIPALE D’UNE FILIERE DE TRAITEMENT DES EAUX USEES Le schéma ci-dessous présent les différents procédées constituant d’un procédé de traitement des eaux usées de la station de Khenchela.

12

Chapitre II

Description générale de la station d’épuration

RELEVAGE

PRETRAITEMENT

TRAITEMENTS BIOLOGIQUE

EAU TRAITEE

BOUE

CLARIFICATION

EPAISSISSEMENT

ELIMINATION

DESHYDRATATION

Figure 1: Schéma principale d’une filière de traitement des eaux usées

13

Chapitre III : Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

III.1. INTRODUCTION Une station d’épuration doit être dimensionnée de sorte à pouvoir recevoir et traiter les effluents du bassin habité. En général, il est plus commode de réaliser une station en lots fonctionnels successifs en fonction du développement concret des usages et des effluents captés. En prenant en compte l’évolution constante de la situation urbaine et démographique, en prend compte les normes de rejet décrit par la législation. Le respect des normes de rejet restera l’objectif principal du dimensionnement, réalisation et exploitation d’une station d’épuration.

III.2 CONCEPTION DE LA STATION D’EPURATION La charge hydraulique : soit la quantité totale des eaux à traitées en mètre cube émise par jour. Pour les stations d’épuration industrielles. La charge organique : c’est la quantité complexée de substance organique à traiter présente dans un mètre cube d’effluent. La charge en nutriment : c’est la quantité d’azote réduite et sur un second plan, celle de phosphore présente dans les effluents à traiter. Les études sur d’éventuels autres polluants pouvant être présents (par exemple les métaux lourds ou les détersifs). Les études sur les paramètres qui peuvent influencer la forme des polluants et leur dégradation (par exemple le pH, l’oxygène dissout, la conductivité et la température).

III.3 DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES DE PRETRAITEMENT Le prétraitement a pour objectif l’extraction des

matières les plus grossières

(brindilles, feuilles, tissus, …) et des éléments susceptibles de gêner les étapes ultérieures du traitement.

III.3.1 Calcul la bâche de relevage Pour le dimensionnement du bassin d’aspiration, on utilise le débit de pointe en temps pluie

(Qst).

Le

calcul

du

volume

du

bassin

se

fait

comme

suit [3] :

14

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

à

Vu =

é

………………………………..(1)

Avec : Vu : Volume utile de la bâche. Qst : Le débit maximum à pompé (m3/h) n : Nombre de pompe en fonction simultané, n =2 f : Nombre de démarrage ou d’enclenchement à l’heure. f = 4 pour P > 30kW, f = 6 pour P< 15 kW, f = 8 pour P < 8 kW On a deux pompes avec débit de 800 m3/h et puissance de 22 kW, deux pompes 1600 m3/h et puissance 37 kW, on prend f = 5. Alors : Vu =

,

= 111,16 m3.

III.3.2 Dégrillage Nous prévoyons un dégrillage grossier à nettoyage manuel qui s’effectue dans un canal équipé d’une grille fine à nettoyage automatique, un autre caniveau servant de by-pass et équipé d’une grille à nettoyage manuel, est placé en parallèle au précédant. Après calcul des divers types des grilles. III.3.2.1 Dégrillage grossier Dégrillage est une opération indispensable à pour but : Protéger la station contre les gros objets susceptibles de provoquer des bouchages dans différentes unités de l’installation. III.3.2.1.1 Calculer de la section de la grille Le débit maximal traversant la grille est donné par la formule suivante: Q max = V× S × (1-β) ×τ…………………………………….(2) 15

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

Avec : Q max : Débit allant à la station (Q= 106716 m3/j = 1,235 m3/s) β : Coefficient de vide (β =

).

E : Espacement entre deux barreaux (100 mm). e : Epaisseur d’un barreau : entre (10 mm).

E

V : Vitesse de passage à travers la grille (0,6 m/s). S : Section minimale de la grille (S = L × l m2). L : Longueur mouillée de la grille (m).

e

l : Largeur de la grille (m). τ : Coefficient de colmatage de la grille. Il est de 0,5 pour un dégrillage automatique et de 0,25 pour un dégrillage manuel [4]. III.3.2.1.2 Calcul du coefficient de vide : = 0,09

B=

S=

!"

#

=

,

, $

! , %

,

9,05 m2

III.3.2.1.3 Calcul de la longueur (L) et la largeur (l) de la grille L=

&

'() *

……………………………..………..(3)

hmax : Tirant d’eau max en amont.

hmax = (0,5 – 1,8 m) [5]. L=

+ ,-.

/01 2

/01

,

°

= 1,74 m

L = 1,74 m 16

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

S=L×l

l=

4

5

=

%,

6

,6$

= 5,23 m

III.3.2.1.4 Le nombre des barreaux l= n × e + (n+1) × E

n=

7!8

9 8

…………….……………..(4)

n : Nombre des barreaux. l : Largeur de grille. E : Espacement entre les barreaux. e : Epaisseur des barreaux. n=

, $! , ,

,

= 47 barreaux.

III.3.2.1.5 Calcul de la perte de charge à travers la grille Pertes de charges adoptées sont 100 mm en dégrillage grossier et 150 mm de en grilles fines [27]. On peut calculer comme suit : ∆h = C (

:;

;


Avec : ∆h : La perte de charge (m). V : Vitesse de passage (0,6 m/s pour dégrilleur grossier). g : La pesanteur (9,81 m/s2).

17

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

a : Coefficient dépendant de la forme des barreaux (a= 2,42 pour une section rectangulaire [7] α : Angle d’inclinaison de la grille (60°). C = 2,42 ( ∆h = 0,097 ×

, ?

%,@

)4/3 sin (60° )

C = 0,097

= 0,0018 m (la valeur de ∆h admissible)

III.3.2.1.6 Calculer du résidu journalier du dégrillage grossier Le volume des déchets retenue par les grilles dans une station d’épuration d’eaux résiduaires, est estimés par 2 à 5 dm3/hab/an pour un dégrillage grossier, et de 5 à 10 dm3/hab/an pour un dégrillage fin (automatique) [6]. Le résidu journalier des déchets est donné par la formule suivante :

W=

A éBCDE.GHI

J= KLMN

NOP Q CRS

(m3/j) ……..………………………….(7)

N EH : Population raccordée en équivalent habitant Re : Le refus des grilles pour des eaux usées urbaines. On prend Re = 5 dm3/hab/an W=

%

$

MT

= 2,63 m3/j = 2630,136 dm3/j

III.3.2.2 Dégrillage fin (mécanique) Le dégrilleur automatique permet l’évacuation du résidu de dégrillage par horloge à durée des fréquences réglable. En prenant en considération la perte de charge à travers la grille. Le refus de dégrillage sera évacué par vis sans fin vers une benne situé à coté de l’ouvrage de dégrillage. III.3.2.2.1. Calcul de la section de la grille On a le débit maximal traversant la grille : Q max = V× S × (1-β) ×τ Avec :

18

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

Q max : Débit allant à la station (m3/h) = 4446,5 m3/h = 1,235 m3/s β : Coefficient de vide (β =

)

E : Espacement entre deux barreaux (10 mm) e : Epaisseur d’un barreau : entre (6 mm) V : Vitesse de passage à travers la grille (1 m/s) S : Section minimale de la grille (S = L × l. m2) L : Longueur mouillée de la grille (m) l : Largeur de la grille (m) τ : Coefficient de colmatage de la grille. Il est de 0.5 pour un dégrillage automatique et de 0.25 pour un dégrillage manuel. III.3.2.2.2 Calculer le coefficient de vide = 0,375

B= B = 0,375 S=

!"

#

=

, $

! ,$6

.

= 3,96 m2

III.3.2.2.3 Calculer la longueur (L) et la largeur (l) de la grille L=

+ ,-.

/01 2

hmax : tirant d’eau max en amont.

hmax = (0,5 – 1,8) m L=

+ ,-.

/01 2

,

/01 @ °

= 1,52 m

L = 1,52 m

19

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

S=L×l

l=

4

5

=

$,% ,

= 2 .6 m

III.3.2.2.4 Le nombre des barreaux l=n × e + (n+1) × E

n=

U!

Avec : n : Nombre des barreaux l : Largeur de grille (m) E : Espacement entre les barreaux (m) e : Epaisseur des barreaux (m) n=

,

. ! .

,

= 162 barreaux.

III.3.2.2.5 Calculer la perte de charge à travers la grille Pertes de charges adoptées sont 100 mm en dégrillage grossier et 150 mm de en grilles fines [27]. On peut calculer comme suit : ∆h = C

V? W

avec : C = a (

X

Y

)4/3 sin (α)

Avec : ∆h : La perte de charge (m). V : Vitesse de passage (1 pour dégrilleur grossier) g : La pesanteur (9,81 m/s2) a : Coefficient dépendant de la forme des barreaux (a = 2,42 pour une section rectangulaire) α : Angle d’inclinaison de la grille (60°) C = 2,42 (

)4/3 sin (60°)

C = 1,06

20

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

∆h = 1,06×

?

%,@

= 0,055 m (la valeur de ∆h admissible)

III.3.2.2.6 Calculer du résidu journalier de dégrillage fin Le volume des déchets retenue par les grilles dans une station d’épuration d’eaux résiduaires, est estimés par 2 à 5 dm3/hab/j pour un dégrillage grossier, et par 5 à 10 dm3/hab/an pour un dégrillage fin (automatique). Le résidu journalier des déchets sont donnés par la formule suivante :

W=

Z é[\]^._`a $

bc

de\fg

MT

(m3/j)

N EH : Population raccordée en équivalent habitant Re : Le refus des grilles pour des eaux usées urbaines. On prend Re = 10 dm3/hab/an W=

%

$

MT

= 5,26 m3/j = 5260,27 dm3/j

III.3.3 Dimensionnement du déssableur-déshuileur Il débarrasse les eaux usées des sables et des graviers par sédimentation. L'élimination des sables présents dans les effluents bruts est une opération indispensable pour éviter d'éventuels problèmes mécaniques (abrasion pompe, colmatage conduite etc..), le dessablage concerne les particules minérales de granulométrie supérieure à 100 µm. Le dégraissage à pour but l’élimination des graisses présentes dans les eaux usées, la présence de ces graisses peut gêner l'efficacité du traitement biologique. Le dégraissage s'effectue par flottation. L'injection d'air au fond de l'ouvrage permet la remontée en surface des corps gras. Les ensuite ces produits sont raclées à la surface, puis stockées avant d'être éliminées. III.3.3.1 Calcul du déssableur III.3.3.1.1. Calcul de la section verticale (Sv) Sv =

E

Hh …………………………………………(8)

21

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

Avec : Qmax : Débit des eaux usées maximal Qmax = 1,235 i$ /s V : Vitesse d’écoulement de l’eau dans le déssableur (0,3 m/s) Sv =

jk`l ^

, on a 3 déssableur-déshuileur et donc Sv =

,

jk`l $

= 0,411 i$ /s

Sv = 1,372 i

,$

III.3.3.1.2 Calcul de la profondeur (h) et la largeur (b) Pour évité la turbulence il faut minimiser le nombre de Reynold’s , pour cela on utilise la condition suivant : a

_

0,5 [28]. Les deux conditions de fonctionnement à faible charge ne sont pas satisfaites pour le débit diurne. A travers les résultats obtenus et les critères énoncés dans les tableaux ci-dessus, on peut conclure que la station de Khenchela ne fonctionne pas en ordre faible charge.

III.4.2 Dimensionnement du bassin d’aération Le dimensionnement sera fait sur la base forte charge : III.4.2.1 Détermination du temps du séjour |ƒ

|„

=

ˆ ‰` Œg

ts =

ts =

(

(

|ƒ

|„

$

@

- 1 )× - 1)

×

ˆ ‰` ,

,6

ts = 1,87 h

L0 : Le charge polluante en DBO5 à l’entre du bassin d’aération Lf : La concentration en DBO5 à la sortie doit répondue aux normes de rejets établies par l’OMS 30 mg /l, d’où la charge à la sortie : 30

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

K: Coefficient cinétique de dégradation, k = 1,2 (forte charge) Xa : Concentration en MVS dans le bassin d’aération (1,5 x Xa x 2) III.4.2.2 Calcul du volume du bassin d’aération Le volume du bassin d’aération est réalise sur la base de deux facteurs : III.4.2.2.1 Sur la base de Qm Vm = Qm× ts Vm : Volume du bassin par débit moyen journalier (m3) Qm : Débit moyen journalier (m3/h) ts : Temps de séjour (h) Vm = 1,87 ×

$

Vm =1793 m3

III.4.2.2.2 Sur la base de Qd

Qd =

j“

Qd : Débit diurne (m3/h) Qd =

$

= 1438 m3/h

Vd = Qd × ts Vd : Volume du bassin d’aération par débit diurne Vd= 1438 × 1,87 = 2690 m3 Le dimensionnement sera fait sur la base d’un débit diurne. On supposant que la forte pollution arrive à la station en 16 heures. III.4.2.3 calcul de la surface de bassin En général, la hauteur des bassins d’aération varie entre 2,5 et 4 m. On choisi une hauteur de 4 m. St = St =

%

”

+

= 673 m2 31

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

On considère 08 bassins rectangulaire chacun ayant une section : Su = •

6@@ @

= 85 m2

La largeur totale (lt) est:

On prend : L =2× l St = L × l

St = 2× l 2

lt =

lt = •

n

n

4•

6$

=

18,5 m.

La longueur totale (Lt) est : L t = 2 × l = 2 × 18,5 = 37m.

•

Le volume de chaque bassin est: Vb = Su × h = 85× 4 = 340 m3.

III.4.2.4 Vérification des caractéristiques du bassin La charge de l’installation représente la quantité de pollution mesurée en Kg de DBO5 arrivant par jour sur l’installation. On distingue la charge massique et la charge volumique, ces deux paramètres permettent de déterminer le mode de fonctionnement de la station. III.4.2.4.1 Charge massique (Cm) C’est le rapport entre la quantité de DBO5 journalière arrivant à la station et la quantité de la biomasse dans le bassin d’aération (d’activation).

Cm =

|ƒ –W/d

‰ –W —Vo

X = Xa × Vd Avec : L0: Charge polluante en DBO5 à l’entre du bassin d’aération X : Quantité de biomasse contenue dans le bassin Xa : Concentration de MVS (Kg/m3) 32

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

Vd : Volume du bassin par débit diurne (m3) $

,6

Cm =

%

= 0,72 Kg

DBO5 /Kg MVS.j

III.4.2.4.2 Charge volumique C’est le rapport entre la quantité de DBO5 en Kg entrant chaque jour à la station et le volume du bassin d’aération. Cv =

5ƒ

”

L0 : Le charge polluante en DBO5 à l’entre du bassin d’aération Vd : Volume du bassin par débit diurne (m3) Cv =

$

%

= 1,27 Kg DBO5 /m 3 .j

III.4.2.4.3Calcul du rendement épuratoire Le rendement global du procédé peut être estimé comme suit : R% =

˜L !Ž ˜L

× 100…………………………………(13)

Avec : L0: DBO5 à l’entrée du réacteur (148 mg/l). Lf : DBO5 à la sortie du réacteur (30 mg/l). R =

|ƒ !|„ |

=

@!$ @

= 79,72 %

C’est un rendement d’élimination très satisfaisant avec procédé de type forte charge. III.4.2.5 Calcul des besoin en oxygène On doit fournir de l’oxygène au système biologique, afin d’assurer la dégradation de la matière biodégradable. 33

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

La quantité d’oxygène nécessaire est donnée par la formule suivante : Q02 = a’× Le + b’ × X………….……………………(14) Avec : a’ : Quantité d’O2 nécessaire à l’oxydation de 1Kg de DBO5. Le : Quantité de DBO5 à éliminer en Kg/j. b’ : Quantité d’O2 nécessaire à la respiration endogène de 1Kg de boues par jour (j-1). X : Masse des matières vivante dans le système (bassin d’aération) en Kg de MVS. III.4.2.5.1 Calcul de la quantité d’oxygène journalière On a pour une quantité de DBO5 à éliminer dans le réacteur : Le= Lo-Lf Avec : Lo = 148 mg/l = 3404 Kg DBO5 /j. Lf = 30 mg/l = 690 Kg DBO5 /j Alors : Le = 3404 – 690 = 2714 KgDBO5 /j. X = Xa× Vd = 1,75 × 2690 = 4708 Kg de biomasse. a’ et b’ sont calculés à partir des formule empiriques suivantes [10] : a’= 0,5 × Cm-0,12 = 0,52 b’= 0,13 × Cm 0,16 = 0,137 les paramètre a’ et b’ peuvent être déterminer par la figure suivante [9 ]:

34

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

Figure 2: Valeur a' et b' sont fonction de Cm [9]

La quantité d’oxygène est donc : QO2 = a’ × Le + b’× X = 0,5 × 2714 + 0,13 × 4708 = 1969,04 Kg O2/j. III.4.2.5.2 Quantité d’oxygène horaire de pointe

Qp(O2) =

Qp(O2) =

,

6

+

, $

6 @

H™ Ž= KO

+

I™ † ………….……………………(15) ;

= 110,32 Kg O2/h.

Qp(O2) = 110,32 Kg O2/h

III.4.2.5.3 Quantité d’oxygène nécessaire pour 1m3 de bassin d’aération Qr(O2) =

Qp(O2) =

% %, %

š›; :’

…………………….……………………(16)

= 0,74 Kg

O2/j.m 3

35

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

III.4.2.5.4 Capacité d’oxygénation effective La capacité d’oxygénation calculée par la formule suivante : [10] œ•= œ•

=

…

…ž

×

œS‡ !œh œKL

× 1,024 t-10° …………....…………(17)

Avec : Coe : capacité oxygène effective Co : capacité oxygène nominale .elle s’écrite : Co = K×Cs [9] [11] K : coefficient de transfère d’oxygène dissous à saturation Cs : concentration à saturation d’oxygène On prend t =20°c

Cs = 9,08 mg O2/l [21]

On Calcul le coefficient de transfère K par la formule suivante [21] : K= α × β × γ

œSM œh œKL

×

Ÿ

ŸH

………….........…………(18)

Avec : α : Coefficient fonction de la nature physico-chimique des eaux et du mode d’aération β : Coefficient qui dépend de la salinité des eaux mais aussi, dans une plus large mesure, des différentes impuretés contenues dans ces eaux

γ = 1,024 t-10° : Coefficient de diffusion qui tient compte de la température (20°) ¡

: Rapport entre la pression à l’altitude de la station et la pression au niveau de la mer

Cx : Concentration minimale à maintenir dans le bassin, elle est comprise entre 1,5 et 2 mg/l, On prend : Cx = 1,75 mg/l [10] C10 : Concentration à saturation d’oxygène à 10°C est 11,26 mg/l [21]

36

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

Tableau 15 : Valeurs de α et β pour les différents types de traitement par boues activées [21]

α

β

0,95

0,97

0,9 – 0,95

0,95

0,8

0,95

Type de traitement Faible charge Moyenne charge Forte charge

Tableau 16: Valeurs du rapport Ÿ /ŸH pour différentes altitudes [21]

Altitude (m)

/

Altitude (m)

0

1

0

500

0,939

500

1000

0,882

1000

K= 0,95 × 0,95 × 1,27×

%, @ – ,6 ,

× 0,882 K= 0,554 mg/l/h

Et donc : Co = 5,03 g O2/m3.h λ=

£¤¥¦ !£§ £¨ƒ

Avec : Cstp : Capacité d’oxygène corrigée à la température et pression de travail. [10] Cstp = Cs ×

2

¡

Cstp = 6,4 mg/l λ = 0,412

37

Chapitre III

Et donc :

£©c £©

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

0,8 × 0,412 × 1,27 = 0,418 Coe = 2,1 g O2/m3.h

Type d’aération Aération de surface : CGT = 0,7 [9] Aérateur fines bulles : CGT= 0,55 [9] Coefficient global de transfert CGT =

£ªX £ª

= 0,418

La valeur de CGT proche la norme d’aération avec fines bulles III.4.2.6 Calcul du différentes puissances III.4.2.6.1 Calcul de puissance d’aération nécessaire (La puissance à installer) La puissance à installer calculée par la formule suivante : [12]

En =

•;

«

………..……..…………………..(19)

Avec : ¬ : Taux de transfert d’oxygène pour des aérateurs de surface compris entre 1,94 et 2,3 Kg

O2/j/kWh, on considéré ¬

2 Kg O2/j/kWh [12]

q (O2) : Besoin en oxygène Kg O2/j En =

% %,

= 884,52 kWh

III.4.2.6.2 Puissance requise pour l’aération Pr =

@@ ,

= 36,855 kW

L’installation d’un moteur dont le rendement est de 80% permet d’évaluer la puissance motrice

38

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

Pm =

-®

,@

= 29,484 kW

III.4.2.6.3 Calcul de la puissance requise pour le brassage Provoquer un brassage est une homogénéisation suffisante de façon à assurer un contact intime entre le milieu vivant, les éléments polluants et l’eau ainsi oxygène. Eb=

-u ¯ V°

=

% @ %

= 10,96 W/m3

La puissance minimale assurant le brassage dans le bassin d’activation est de l’ordre de 30 à 40 W/m3du bassin [13], la valeur de Eb ne pas satisfaite. III.4.2.6.4 Débit d’air Si on prend un rendement en oxygène π = 15% [13]. La masse d’air nécessaire sera : Mair =

š± ›; ………..……..…………………..(20) ²

Qr(O2) =

® ³?

´

Avec : Qr(O2): Quantité d’oxygène réel, et µ = 0,7 Qr(O2) =

,$

,6

= 157,6 KgO2/h.

Qr(O2) =157,6 KgO2/h.

157,6 Alors : Mair = 0,15 = 1055,66 Kg d’air/h.

Sachant que la masse volumique de l’air est égale à 1,29 Kg/m3, le débit d’air utilisé sera : Qair =

Qair =

HSS= ’¸HDR ……………...……....(21) HSS= E 7C D‡RDBC= ’¸HDR ,

, %

= 818,34 m 3 /h.

39

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

Le tableau III.6 représente les caractéristiques du bassin d’aération Tableau 17: Caractéristiques du bassin d’aération.

Désignation Nombre du bassin Surface du bassin (m2) Profondeur du bassin (m) Largeur du bassin (m)

Valeur 8 673 4 18,5

Longueur du bassin (m)

37

Volume du bassin (m3)

2690

Charge massique (Kg DBO5/Kg MVS .j)

0,73

Charge volumique (Kg DBO5/m3.j)

1,27

Rendement épuratoire (%)

79,72

Quantité d’oxygène journalière (Kg O2/j)

1969,04

Quantité d’oxygène horaire de pointe (Kg O2/h)

110,32

Quantité d’oxygène nécessaire pour 1m3 de bassin (Kg O2/j.m3)

0,74

Capacité d’oxygénation effective (g.O2/m3.h)

2,4

Débit d’air (m3/h)

818,34

Puissance de l’aération (KW)

36,855

Puissance motrice (KW)

29,484

Puissance de brassage (W/m3)

10,96

40

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

III.4.2.7 Production des boues biologique en excès à extraire La production des boues en excès est donc donnée par la formule suivante : [3] ∆x = Mmin+ M org. dur + (0,83 +0,2 log Cm) DBO5+ K’ N(nitrifié) – fuite en MES……(22) Avec : Mmin : Boues minérales ou partie minérale de MES Morg. dur : Masse des MVS difficilement biodégradables, elles sont estimées 20 à 30 % des MVS qui arrivent au bassin d’activation DBO5 : Quantité de DBO5 éliminé K’ N = 0 : Absence de nitrification-dénitrification Fuite en MES : On suppose la sortie en MES =15 mg/l [3] Le calcul de ces divers paramètres est déterminé de la façon suivante : •

La masse des boues minérales : Mmin = 1072,26 Kg/j provenant du déssableur-déshuileur.

•

La masse des MVS difficilement biodégradables : M org. dur = 0,3 MVS = 0,3 × (12509,7) M org. dur = 3752,91 Kg/j.

•

La masse des MES de l’effluent de sortie : [3] Fuite en MES = 15 mg/l = 345 Kg/j.

La valeur de la boue en excès est donc : ∆x = 1072,26 + 3752,91 + (0,83 +0,2 log 0,72) 2714 -345

Boues en excès produites = 7000,35 Kg MS/j = 2,58 Kg MS/Kg DBO5 Boues en excès extraites = 6655,35 Kg MS/j = 2,45 Kg MS/Kg DBO5 Remarque : Boues en excès extraites = Boues en excès produites – les fuites en MES sur l’effluent traiter.

41

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

•

Calculer le pourcentage de MVS : H‡DéR=

%MVS = 1 –

6

D éRH7=

……….……..(23) ¹ C= ID 7 150 ml/g (phénomène de bulking). Les principaux dysfonctionnements dues aux bactéries filamenteuses dans une station d’épuration se manifestent sous deux formes : Le foisonnement: mauvaise décantation de la boue suite à une augmentation du volume occupé par celle-ci. Le moussage: formation d’une couche épaisse de mousse en surface des ouvrages [15]. III.4.3.2 Recirculation des boues La recirculation permet de maintenir une concentration relativement constante des boues activées dans le bassin d’activation, une optimisation de l’activité de la biomasse pour éviter un départ de boue ainsi qu’un temps de séjour trop long dans le clarificateur.

43

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

Un séjour trop long de la boue dans le clarificateur risque de provoquer le manifeste du phénomène d’anaérobiose (absence stricte d’O2). Ce débit de recirculation est déterminé en fonction de : [24] o l’Indice de Mohlman de la boue (ou de son indice de boue IB). o la concentration en matière sèche (MS) dans le BA ainsi que. o le temps de séjour de la boue dans le clarificateur et. o le débit traversier à la station d’épuration (ou débit d’entrée). La relation qui lie la concentration des boues extraites du clarificateur (Sr) et l’indice de Mohlman (IM) est la suivante [9] : Sr =

KLLL ¾•

× k ……………….………….………….(26)

Avec : K : facteur d’épaississement, K = 1,3 Alors : Sr =

6$

× 1,3 = 4,76 g/l.

Pour conserver la biomasse dans le système biologique, le bilan matière entre l’entrée et la sortie du système sera le suivant [9] : r=¿

†H

‘R –†H

À ……………….………….………….(27)

Avec : Sr : Concentration des boues recyclée. Xa : Concentration des boues dans le réacteur. r : Taux de recirculation des boues. Alors : ‰` ,6 r=¿ À= = 0,581 ‘R –‰` ,6 – ,6

On prend r = 58 % Le débit de recirculation des boues : Qr = r × Qd = r × Qd ……………….………….………….(28)

Qr = 0,58 × 1438 = 287,6 m3/h 44

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

Qr = 834,04 m3/h. III.4.3.3 Dimensionnement du décanteur secondaire Le niveau de traitement dans les processus d’aération dépend de la décantabilité des boues dans le décanteur secondaire. Un floc qui s’agglomère bien, sédimente par gravité et permet d’obtenir un surnageant clair et limpide que l’on peut évacuer, pour cette étape le décanteur choisi sera un décanteur de forme circulaire. Tableau 19: Vitesse de décantation en fonction de l’Indice de Mohlman [9]

IM (ml/g)

75

100

125

150

175

200

250

300

400

500

Va (m/h)

1,4

1,3

1,2

1,1

1

0,9

0,85

0,8

0,7

0,6

La vitesse Va = 0,823 m/h, cette vitesse est inferieur à la vitesse de chute optimale, est estimée 1,2 m/h III.4.3.3.1 La section horizontale Le volume total de clarification est déterminé par la formule suivante : Vtot = (Qd +Qr) × ts Avec : ts : Temps de séjour Tableau 20: Temps de séjour de la boue dans un clarificateur [15]

Charge massique Kg de

Type de traitement associé au Temps de séjour à ne pas

DBO5 Kg de MVS/j

carbone

dépasser (en minutes)

< à 0,1

Avec nitrification et

100 – 140’

De 0,1 à 0,25

dénitrification

90

De 0,25 à 0,8

Sans traitement de l’azote

De 30 à 80

Sup. à 0,8

Inf. à 30

III.4.3.3.2 Calcul de la surface On considère que la forme du clarificateur est cylindrique à fond conique :

45

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

2,8 m

3,4 m

La surface miroir : S =

j¥ Á

$@ @$ ,

=

,6%6

= 2850,71 m2

Si on prend quatre clarificateurs la section de chaque bassin sera: Su=

oz

=

@

,6

= 712,67 m2, on prend Su= 713 m2 D = 30 m.

Volume de partie cylindrique : Vcyl = 713 × 2,8 = 1996,4 m3 Volume de partie conique : Vconi =

$

× 713 × (3,4 -2,8) = 142,6 m3

Volume global de clarificateur : Vglo = 1996,4+142,6 = 2139 m3 Le temps de séjour ts dans le décanteur : ts =

•Â•vÃÄ ”

®

= 0,92 heur = 55,38 min

inacceptable

III.4.3.3.3 Calcul du débit par lame déversant Pour que la décantation soit réussite, il faut que le débit par lame déversant soit inferieur à 5m3/m/h 46

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

Ce débit est donné par la formule suivante [15]:

q=

’

…………………..….………….………….(29) Å Æ

Pour chaque clarificateur : q=¿ $,

$@/

%

À= 6,02 m3/ m .h, Cette valeur supérieur à la condition q < 5 m3/ m. h

III.5 DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES DU TRATEMENT DES BOUES Les techniques actuelles d’épuration des eaux usées domestiques ou industrielles, ainsi que les seuils de rejet de plus en plus exigeants et les quantités à traiter de plus en plus grandes, entraînent, au cours des différentes phases de traitement, une importante production de boues. Les boues contiennent en général 95 % à 98 % d’eau [22]. Les traitements imposés aux boues s’effectuent classiquement en différentes étapes : épaississement, déshydratation par séchage solaire. La valorisation est soit agricole. Les boues provenant des décanteurs secondaires sont constituées de colonies bactériennes floculées ayant entrainé des substances non biodégradables et des solides colloïdaux. Ces boues ne produisent pas d’odeur à cause de leur oxydation biologique, mais elles sont finement divisées et dispersées, ce qui rend leur déshydratation difficile. La filière de traitement des boues comporte un épaississement et une déshydratation.

III.5.1 Epaississement Première étape du traitement des boues, l'épaississement réduit le volume et concentre la matière en suspension. Pour une boue activée, la concentration moyenne de la liqueur mixte est de l'ordre de 5 g/l, de 10 g/l au niveau des boues extraites du clarificateur, et, après épaississement, de l'ordre de 20 à 100 g/l [17]

47

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

III.5.1.1 Dimensionnement de l’épaississeur

III.5.1.1.1 Calcul du volume de l’épaississeur En adoptant un temps de séjours de un jour dans l’épaississeur, on aura [9] : Vep =

HSS= I C=

Ç

Ç= ‡RH‡D

’= I C=S

………………………..(30)

Masse des boues : MB = (Qd+Qr) × Xa× ts……………………………..(31) MB= (1438+834,04)× 1,75× 1 MB = 3976,07 Kg/j Concentration des boues : (Cb) =

;‘R †H …………………..…………………..(32) N

,6

Cb =

$

,6

= 3,75 g/l

Alors : Vep =

$%6 , 6 $,6

= 1060,28 m3

III.5.1.1.2 Calcul de la surface d’épaississeur La surface totale de l’épaississement, pour une hauteur utile de 4 m est donnée par la formule suivante : Sep =

Vc¦ _

=

, @

= 265,07 m2; soit Sep = 265,5 m2.

Et le diamètre : D = 18,37 m,

on prend : D = 19m

L'épaississement statique gravitaire : Cette technique est utilisée principalement pour les boues primaires ou de forte charge.

48

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

III.5.2 Déshydratation sur lits de séchage Ce procédé de déshydratation naturelle se fait habituellement sur des lits de 10 mètres de largeur et 30 à 60 mètres de longueur, La boue séchée peut être éliminée par : Epandage sur les sols agricoles. Enfouissement. Assèchement thermique et préparation d’engrais. Incinération. La figure 3 illustre la production des boues par rapport un lit de séchage.

Figure 3: Quantité annuel des boues traitées en T.MS par m2 de surface utile en dimensionnement [16]

III.5.2.1 Calcul la surface de lits de séchage : On a : Masse des boues = 3976,07 Kg/j = 1451,265 tonne MS/an On utilise la régression linière présente dans la figure 3 pour caculer la superficie de lits de séchage : y = 0,2318x – 4,6206 …………………..…………………..(33) 49

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

Avec : y : Masse des boues (tonne MS/an) x : Surface utile (m2) S= 6280,78 m2

III.6. DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES DU TRATEMENT TERTIAIRE Bien que le traitement biologique permet d’éliminer jusqu'à 90% des microorganismes pathogènes présent dans les eaux usées [6], la réalisation d’une désinfection est parfois obligatoire afin d’assurer la destruction du reste des germes qui ont pu échapper des étapes d’épuration. L’application de ce traitement dépend de : ● La nitrification. ● Le temps de contact (15 à 30 min). ● Le taux des germes fécaux (106 à 108 par 100 ml). Après désinfection, on aboutit à une eau ayant des germes de l’ordre de 102 à 103 par 100 ml.

III.6.1 Dimension du bassin de chloration La forme du bassin de désinfection choisie est rectangulaire muni de chicanes avec une profondeur h = 2m. Cette forme permet un meilleur contact entre l’eau et le désinfectant Sans utilisation d’agitateurs mécaniques. En adoptant un temps de contact de l’ordre de 20 min, et en utilisant la condition 4×

|

a

> 60, On obtient : 4 ×

|

a

= 64 ⇒ L = 64 ×

a

Avec : L : Longueur du bassin de chloration. b : Distance entre deux chicanes. Soit b = 1m 50

Chapitre III

Alors : L= 64 ×

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

= 16m.

On a : Tc=

V

j‹

=

$,%

•

= 20 min ⇒ l = 14,97 m.

On prend : l = 15m.

III.6.2 Détermination des débits de chlore nécessaire La dose du chlore nécessaire à appliquer est déterminée par un essai de la demande en chlore au niveau du laboratoire de la station [10] (Test de Break point) Si on adopte une dose de 5mg/l, généralement utilisée dans les conditions normales, la dose journalière sera : dj = Qd × 5 × 10-3 = (1438 × 16) ×5×10-3= 115,04 Kg /j. La dose de chlore exprimé en quantité d’hypochlorite de sodium (eau de javel) à 12° chlorometrique sera : Qcl2 j=

’Q œ

…………….…………..…………………..(34)

Avec : C : concentration de chlore On a : 1° Chlorometrique = 3,17gcl2/l. La dose de cl2 dans 12° est : 12 × 3,17 = 38,04 gcl2/l = 38,04 Kgcl2/m3. Alors : Qcl2 j =

$@,

,

= 3,02 m3/j.

La quantité de la solution de chlore nécessaire par an est : Qcl2 an= 3,02 × 365 = 1103,08 m3/an. Il est à noter que le chlore réagit avec les matières organiques et forme des sous produits organochlorés qui peuvent être potentiellement toxique pour l’environnement. 51

Chapitre III

Dimensionnement des filières d’une station d’épuration

III.7 CONCLUSION Pour assurer le fonctionnement adéquat du processus de traitement, la longévité des équipements, et éviter les dysfonctionnements éventuels, il faudra prendre en compte tout les facteurs important d’une conception de station d’épuration. Notre étude a mis au jour la présence de différents problèmes de conception dans la filière des boues, principalement dans le bassin d'aération, les aérateurs, la quantité d'oxygène, et dans le clarificateur.

52

Chapitre IV : Diagnostic : Origines et causes des dysfonctionnements

Chapitre IV

Diagnostic : Origines et causes des dysfonctionnements

IV.1 INTRODUCTION Pour réaliser un diagnostic, une étude détaillée des origines des problèmes associée au dysfonctionnement des ouvrages pour déterminer leur conséquence sur les performances du procédé de traitement dans la station de traitement des eaux usées.

IV.2 DIAGNOSTIC DES OUVRAGES Le premier problème est la détermination de la charge massique (Cm) de la station, qui est le principal facteur de dimensionnement des ouvrages, la sous évaluation

de ce

facteur a conduit a un sous dimensionnement des ouvrages. Dans le chapitre précédent, on a constaté que la station fonction avec une forte charge massique, a la base de cette conclusion nous avons adopté les différents paramètres de dimensionnement. Un diagnostic des ouvrages à partir du dimensionnement précédent est présenté cidessous.

IV.2.1 Dégrilleur IV.2.1.1 Description et caractéristique Le dégrilleur est le premier ouvrage en tête de la station d'épuration. Il s'agit d'un dégrilleur manuel pour le dégrillage grossier, et automatique pour dégrillage fin. Quatre dégrilleur fins sont installés en parallèle et équipés respectivement en amont et en aval d’une vanne batardeaux à actionnement électrique.

53

Chapitre IV

Diagnostic : Origines et causes des dysfonctionnements

Figure 4 : Dégrilleur fin avec vis sans fin

IV.2.2 Déssableur- déshuileur IV.2.2.1 Description et caractéristique Les deux bassins aérer de dessablage déshuilage ont une forme rectangulaire et se composent respectivement de trois chambres et d’un ponte roulant de puissance de 0,55 kW et une charge de 200 Kg/m2. Le sable se dépose au fond des bassins est raclé en tête de bassin puis évacué via une pompe à sable avec (Q= 42,7 m3/h et puissance = 4 kW) vers les lits de séchage de sable, les vannes a opercule en aval sont motorisée. L’air injecté par les suppresseurs avec capacité 850 Nm3/h et puissance de moteur 18,5 kW entraine l’accumulation des graisses à la surface de l’eau. IV.2.2.2 Origine de dysfonctionnement Le dimensionnement d’ouvrage est réalisé avec un débit max par temps de pluie, on adopte dans notre calcul sur les normes que se soit la largeur (b) et la hauteur (h), la vitesse de chute des particules (È ) et la vitesse d’écoulement de l’eau dans le déssableur (V). La largeur chambre à sable de l’ouvrage actuel dépassé la norme admissible (b = 1,5) et donc probabilité de mauvaise sédimentation du sable.

54

Chapitre IV

Diagnostic : Origines et causes des dysfonctionnements

L’arrêt de l'un des bassins de déssableur-déshuileur représente un problème, puisque le temps de séjours pour la séparation des phases devient plus court, ainsi la vitesse de chut est réduite ce qui entrainé de passage une quantité de sable vers le bassin d’aération.

Figure 5 : Déssableur-déshuileur non opérationnel

IV.2.3 Bassin d’aération IV.2.3.1 Description et caractéristique Les huit bassins d’activation ont une forme rectangulaire de chacun, les aérateurs est équipé d’un moteur avec variateur de fréquence avec puissance de moteur 37 kW et La fréquence minimum est réglée à 30 Hz et permet une agitation dimensionnée pour le débit minimal, la quantité d’oxygène 60,5 Kg O2/h.

55

Chapitre IV

Diagnostic : Origines et causes des dysfonctionnements

IV.2.3.2 Origine des dysfonctionnements On a remarqué plusieurs problèmes dans le bassin biologique qui se manifeste par : Problème de dimensionnement. Choix d’aération : notre calcul abouti à la sélection l’aération avec fines bulles tandis que la station marche avec aération surface. Puissance de brassage insuffisante. La hauteur actuelle de l’eau dans le bassin d’aération est 4,5 m, cette valeur dépasse les normes qui sont entre 2,5 et 4 m. Problème des bactéries filamenteuses résultant due au phénomène de bulking. Présence de mousse.

Figure 6: La mousse dans le bassin d’aération

56

Chapitre IV

Diagnostic : Origines et causes des dysfonctionnements

IV.2.4 Décanteur secondaire IV.2.4.1 Description et caractéristique Les bassins circulaires au nombre de quatre et diamètre 30 m permettant la séparation de l’eau traitée te de la boue activée .l’équipement mécanique pour ce poste se compose d’un ponte racleur et d’un motoréducteur. IV.2.4.2 Origine du dysfonctionnement Dans le clarificateur on a constate que la vitesse de chute est insuffisante due a la présence des bactéries filamenteuse qui conduit a la mauvaise sédimentation de la boue puis l’augmentation du volume occupé par celle-ci (foisonnement des boues). Ce problème provoque des risques de rejet de boues vers le milieu naturel. Le foisonnement des boues est le résultat de présence de problèmes dans le bassin d’aération.

Figure 7: Les flottants dans le clarificateur

57

Chapitre IV

Diagnostic : Origines et causes des dysfonctionnements

IV.2.5 Epaississeur IV.2.5.1 Description et caractéristique Le poste d’épaissis sage des boues consiste en un bassin circulaire équipé d’une herse, La herse doit être continuellement en opération. En mode automatique, il est cependant possible d’initier un fonctionnement discontinu.

IV.2.6 Lits de séchage IV.2.6.1 Description et caractéristique La méthode de séchage est naturelle ou solaire, les lits de séchage reçoivent les boues épissées avec une concentration élevée, la hauteur de génie civil de lits est 1,5 m et la hauteur des boues environ de 50 cm.

IV.2.6.2 Origine du dysfonctionnement Le problème qui se posé dans les lits de séchage est la surface, cette dernière étant insuffisante due a la sous estimation de la production journalière des boues. Les gérants de la station trouvent des grandes difficultés de stockage de ces boues.

58

Chapitre IV

Diagnostic : Origines et causes des dysfonctionnements

Tableau 21 : Tableau récapitulatif des problèmes dans chaque filière

Localisation des problèmes

Déssableur – déshuileur : l’arrêt l’un des bassins

Calcul et remarques

Type de problème

Vitesse de chute réduite. Temps de séjour réduit

Mauvaise sédimentation. Quantité du sable vers le bassin d’aération.

Bassin ou clarificateur : mousses

Présence des boues filamenteuses

Bactérie filamenteuse. Puissance insuffisante. Quantité d’oxygène réduite.

Clarificateur : voile des boues élevée, flottants

Lits de séchage :

Remontées des boues. I.M >150

Surface insuffisante

Rejetées avec les eaux traitées.

Réduit le temps de séchage. Séchage incomplète.

59

Chapitre IV

Diagnostic : Origines et causes des dysfonctionnements

IV.3 CONCLUSION Les problèmes détectés dans le déssableur –déshuileur, dans le bassin d’aération (cœur de la station), ainsi que dans les lits de séchages sont d’ordre technique (sousdimensionnement) associé a une gestion inadéquat.

60

Chapitre V : Réhabilitation : Étude des solutions et variantes

Chapitre V

Réhabilitation : Etude des solutions et variantes

V.1 INTRODUCTION

Le diagnostic de la station de traitement des eaux usées de Khenchela mis en évidence la présence de plusieurs problèmes sur les déférentes filières d’épuration, et dans ce chapitre on propose des solutions convenables pour améliorer le système, maintenir les équipements en fonctionnements, et réduire les défaillances probables affectant le déroulement de l’opération de traitement. Les variantes techniques proposées lors de chapitre précédent seront soumis à une comparaison technico-économique afin d'identifier la solution la plus avantageuse.

V.2 VERIFICATION DE LA CHARGE MASSIQUE Le dimensionnement de la station est basé sur la notion de charge massique (Cm), cette dernier est fixé avant un éventuelle près dimensionnement. Dans notre proposition de réhabilitation de la station, on se propose de vérifier la charge massique au départ par la formule suivant [18] : K

Ž

+

K

ŽL

•

=

œ

…………..……………………………..(1)

Avec : L0 : Le charge polluante en DBO5 à l’entre du bassin d’aération (148 mg/l) Lf : La concentration en DBO5 à la sortie doit répondue aux normes de rejet algériens (35 à 40 mg/l) [19]. Cm : Charge massique, quantité de DBO5 (Kg/j) par Kg de matières totale contenues dans un fermenteur de volume . k : Coefficient de transfère (l/mg/j), La valeur de k varie de 0,0062 à 0,18 [18] Se trouve par la formule : [18] [20] Ž

ŽL

=

K

K • ‘‡ ‡

………………………………………..(2)

Avec :

61

Chapitre V

Réhabilitation : étude des solutions et variantes

St : Concentration en MVS utilisée dans le dimensionnement St = 4 mg/l t : Le temps de séjour réel (t = 1,82 h) k=(

|ƒ

|„

-1) (

o¥ Œ de\f

Cm =

) =(

– |ƒ |„ |ƒ !|„

$

@

-1) (

) = 0,0184 l/mg/j

,@

= 0,84 Kg DBO5/Kg MVS j

On ne constate que la charge massique est dans la gamme de forte charge Vérification de la concentration des boues activées On peut vérifier la concentration des boues activées par la formule suivante : Cm =

˜L ÉÊ/Ë

» ÉÊ Ì¼Í

……………………………………..(3)

X = St × V……………………………………………..(4) Avec : L0: Charge polluante en DBO5 à l’entre du bassin d’aération X : Quantité de biomasse contenue dans le bassin St : Concentration de MVS (Kg/m3) V : Volume du bassin (m3)

0,84 =

4•

$

@6,

St =

,@

$

@6,

= 0,266 g/l ou Kg/m3

La concentration des boues activées est inférieure au rapport utilisée dans le dimensionnement (St = 4 g/l) Dans notre étude pour améliorer les performances de la station de traitement des eaux usées de la ville de Khenchela, on propose deux variantes techniques.

62

Chapitre V

Réhabilitation : étude des solutions et variantes

V.3. ÉTUDE TECHNIQUE DE LA PREMIERE VARIANTE (AVEC DECANTEUR PRIMAIRE) V.3.1 Description de la variante Dans une station d’épuration des eaux usées, la présence d'un décanteur primaire permet de supprimer la majeure partie des matières en suspension. Ce sont ces matières qui sont à l'origine du trouble des eaux usées. L'opération est réalisée dans des bassins de décantation dont la taille dépend du type d'installation et du volume d'eau à traiter. De la même manière, le temps de séjour des effluents dans ce bassin dépend de la quantité de matière à éliminer et de la capacité de l'installation à les éliminer. La décantabilité des matières dans un bassin est déterminée par l'indice de Mohlman, (cet indice est déterminé chaque jour dans les stations d'épuration importantes afin de vérifier le bon fonctionnement du système). À la fin de cette décantation on aura supprimé: •

Environ 60 % des MES

•

Environ 30 % de la DBO5 (Cette part de DBO supprimée était induite par les matières en suspension)

•

Environ 30 % de la DCO

La charge organique restante à traiter sera alors allégée. Les matières supprimées forment au fond du décanteur ce qu'on appelle des boues primaires. En prenant en considérations un rendement acceptable du décanteur primaire (vérifiant les pourcentages cités précédemment), ces pourcentages d'élimination de la charge polluante dans le cas de la station de Khenchela pris en compte, on procède de nouveau au préredimensionnement de la station. Les boues primaires s’épaississent et se déshydratent facilement en raison de leur nature fibreuse et volumineuse.

63

Chapitre V

Réhabilitation : étude des solutions et variantes

V.3.2 Calcul du décanteur primaire A partir des rejets de MES, DBO5 du déssableur- déshuileur, on va calculer le décanteur primaire. Le décanteur choisi est de forme circulaire.

Figure 8 : Décanteur primaire avec pont de racleur à entrainement périphérique et central [5]

Calcul de la section horizontale du bassin On applique la relation de Hazen valable pour la décantation : Sh=

’

E

……………………….………………..(5)

Avec : Qp : Le débit de point des eaux usées par temps de pluie (4446,5 m3/h) ts : Le temps de séjour qui est comprit entre 1 à 3 heures en choisi 1,1 h : La hauteur d’eau dans l’ouvrage : h = 3 ÷ 4 m Le volume de décanteur primaire : 64

Chapitre V

Réhabilitation : étude des solutions et variantes

V= Qp x ts…………………….………….………..(6) V= 4446,5 m3

V= 4446,5 × 1 La surface de décanteur primaire : St =

St =

,

V _

St = 1111,62 m2

Calcul du diamètre On considère deux décanteurs de surface unitaire : Su =

4s

= 555,81 m2

D’où le diamètre : D= n

D=

n

Î

,@

‘C

Å

……………………….…………………..(7)

= 26,6 m. on prend : D = 27 m

Bilan des matières A l’entrée du déssableur, les matières en suspension totales se décomposent comme suit : 30%MM et 70%MVS. Après dessablage 80% MM sont éliminées, On estime généralement que la décantation primaire élimine 60% des MES et 35% de la DBO5 entrantes. Dans le bilan matières entre l’entrée et la sortie des décanteurs primaires sera comme le présente les valeurs du tableau 22

65

Chapitre V

Réhabilitation : étude des solutions et variantes

Tableau 22: Bilan matières de la décantation primaire

Entrée de bassin

La sortie de bassin décantation

La sortie de bassin

décantation

primaire (mg/l)

décantation primaire (Kg/j)

primaire (mg/l) DBO5 = 148

DBO5 = 96,2

DBO5 = 2212,6

MES = 590,52

MES = 236.2

MES = 5432.784

MVS = 543,9

MVS = 217.56

MVS = 5003.88

MM = 46,62

MM = 18.65

MM = 428.904

Tableau 23: Caractéristiques de la décantation primaire

Désignation Nombre de décanteur Débit traversant les décanteurs (m3/h)

Valeur 2 4446,5

Vitesse ascensionnelle (m3/h)

2

Section horizontale totale (m2)

1111 ,62

Profondeur (m)

4

Diamètre pour chaque décanteur (m)

27

Temps de séjour (h)

1

Volume total de bassin (m3)

4446,5

Volume de bassin consacré aux boues (m3)

130,8

Volume total des bassins (m3)

784,8

66

Chapitre V

Réhabilitation : étude des solutions et variantes

V.3.3 Vérification les caractéristiques du bassin d’activation La charge de l’installation représente la quantité de pollution mesurée en DBO5 arrivant par jour sur l’installation. Charge massique |„

+

|ƒ

=

–

£k

Avec : L0 : La charge polluante en DBO5 à l’entre du bassin d’aération (96,2 mg/l) Lf : La concentration en DBO5 à la sortie doit répondue aux normes de rejet algériens (35 à 40 mg/l) Cm : Charge massique, quantité de DBO5 (Kg/j) par Kg de matières totale contenues dans un fermenteur de volume k : Coefficient de transfère (l/mg/j), La valeur de k varie de 0,0062 à 0,18 |„ |ƒ

=

– o¥ Œ

Avec : St : Concentration en MVS dans le bassin d’aération réel (SÐ

4)

On prend St = 4mg/l t : Le temps de séjour réel (t = 1,82 h) k=(

|ƒ

|„

-1) (

o¥ Œ de\f

Cm =

)=(

% ,

– |ƒ |„ |ƒ !|„

$

-1) (

,@

) = 0,01 l/mg/j

= 0,55 Kg DBO5/Kg.MVS.j

On constate que la charge massique réduit mais reste toujours forte charge.

67

Chapitre V

Réhabilitation : étude des solutions et variantes

Vérification de la concentration des boues activées On peut vérifier la concentration des boues activées par la formule suivante : |ƒ –W/d

‰ –W —Vo

Cm = X = Xa × V Avec :

L0: Charge polluante en DBO5 à l’entre du bassin d’aération X : Quantité de biomasse contenue dans le bassin St : Concentration de MVS (Kg/m3) V : Volume du bassin (m3)

0,55 =

4•

,

@6,

,

,

St =

@6,

= 0,264 g/l ou Kg/m3

La concentration des boues activées est inférieure au rapport utilisée dans le dimensionnement Rendement épuratoire Le rendement global du procédé peut être estimé comme suit : R% =

|ƒ !|„ |ƒ

× 100

L0: DBO5 à l’entrée du réacteur (96,2mg/l) Lf : DBO5 à la sortie du réacteur (35 ÷ 40 mg/l) R =

|ƒ !|„ |ƒ

× 100 =

% , !$ % ,

× 100 = 63,61 %

Ce rendement d’élimination indiqué à procédé à très forte charge V.3.3.1 besoin en oxygène On doit fournir de l’oxygène au système biologique, afin d’assurer la dégradation de la matière biodégradable et la respiration des boues activées. La quantité d’oxygène nécessaire est donnée par la formule suivante : 68

Chapitre V

Réhabilitation : étude des solutions et variantes

Q02 = a’× Le + b’ × X ……………………………………..(8) Avec : a’ : Quantité d’O2 nécessaire à l’oxydation de 1Kg de DBO5. Le : Quantité de DBO5 à éliminer en Kg/j. b’ : Quantité d’O2 nécessaire à la respiration endogène de 1 Kg de boues par jour en j-1. X : Masse des matières vivante dans le système (bassin d’aération) en Kg de MVS. V.3.3.2 Quantité d’oxygène journalière On la quantité de DBO5 à éliminer dans le réacteur : Le= Lo- Lf………………………….………………..(9)

Avec : Lo = 96,2 mg/l = 2212,6 Kg DBO5 /j. Lf = 35 mg/l = 805 Kg DBO5 /j Alors : Le = 2212,6 – 805 = 1407,6 Kg DBO5 /j. X = St × V = 4 × 15187,5 = 60750 Kg de biomasse.

a’ et b’ sont calculés à partir des formules empiriques suivantes : a’= 0,5 × Cm-0,12 = 0,537 b’= 0,13 × Cm 0,16 = 0,118 La quantité d’oxygène est donc : QO2 = a’ × Le + b’× X = 0,537 × 1407,6 + 0,118 × 60750 = 7924,38 KgO2/j V.3.3.3 Quantité d’oxygène horaire de pointe

69

Chapitre V

Réhabilitation : étude des solutions et variantes

Qp(O2) =

Qp(O2) =

, $6

6,

+

,

@

H™ Ž= KO

6

+

I™ † ………………………….………..(10) ;

= 345,93 Kg O2/h

Qp(O2) = 345,93 Kg O2/h

V.3.3.4 La quantité d’oxygène nécessaire pour 1m3 de bassin Qr(O2) =

Qp(O2) =

6%

š›;

,$@

@6,

:

………………………..……….………..(11)

= 0,521 KgO2/j.m 3

V.3.3.5 Capacité d’oxygénation effective La capacité d’oxygénation calculée par la formule suivante : [10] œ•= œ•

=

…

…ž

×

œS‡ !œh œKL

× 1,024 t-10° …………....…………(17)

Avec : Coe : Capacité oxygène effective Co : Capacité oxygène nominale .elle s’écrite : Co = K×Cs [9] [11] K : Coefficient de transfère d’oxygène dissous à saturation Cs : Concentration à saturation d’oxygène On prend t = 20°c

Cs = 9,08 mg O2/l [21]

γ = 1,024 t-10° : Coefficient de diffusion qui tient compte de la température (20°)

70

Chapitre V

Réhabilitation : étude des solutions et variantes

Tableau 24: Valeurs de α et β pour les différents types de traitement par boues activées [21]

α

β

0,95

0,97

0,9 – 0,95

0,95

0,8

0,95

Type de traitement Faible charge Moyenne charge Forte charge

Et donc : Co = 2,26 g O2/m3.h λ=

£¤¥¦ !£§ £¨ƒ

Avec : Cstp : Capacité d’oxygène corrigée à la température et pression de travail [10]

¡

: Rapport entre la pression à l’altitude de la station et la pression au niveau de la mer

Cx : Concentration minimale à maintenir dans le bassin, elle est comprise entre 1,5 et 2 mg/l, On prend : Cx = 1,75 mg/l [10] Tableau 25: Valeurs du rapport Ÿ /ŸH pour différentes altitudes [21]

Altitude (m)

/

Altitude (m)

0

1

0

500

0,939

500

1000

0,882

1000

Cstp = Cs ×

*

`

Cstp = 6,4 mg/l λ = 0,412 71

Chapitre V

Et donc :

Réhabilitation : étude des solutions et variantes

£©c £©

0,8 × 0,412 × 1,27 = 0,437 Coe = 0,988 g O2/m3.h

Choix d’aération Aération de surface : CGT = 0,7 [9] Aérateur fines bulles : CGT= 0,55 [9] Coefficient global de transfert CGT =

£©c £©

= 0,437

La valeur de CGT proche la norme d’aération avec fines bulles V.3.3.6 Calcul de puissance d’aération nécessaire (La puissance à installer) En =

•;

«

…………………………….…....……..(15)

Avec : En : La puissance d’aération nécessaire (kW.h) ¬ : Taux de transfert d’oxygène pour des aérateurs de surface compris entre 1,94 et 2,3 Kg

O2/j/kWh, on considéré ¬

2 Kg O2/j/kWh

Q(O2) : Besoin en oxygène Kg.O2/j En =

6%

,$@

= 3962,19 kW.h

V.3.3.7 La puissance requise pour l’aération est Pr =

8)

;

………………………….……….…....……..(16)

Avec : Pr : Puissance pour l’aération (kW) En : Puissance à installer

72

Chapitre V

Réhabilitation : étude des solutions et variantes

Pr = 165,09 kW L’installation d’un moteur dont le rendement est de 80% permet d’évaluer la puissance motrice : Pm = Pr × 0,8………………….……….…....……..(17) Avec : Pm : Puissance motrice (kW) Pm = 132,07 kW V.3.3.8 Calcul de la puissance requise pour le brassage Provoquer un brassage est une homogénéisation suffisante de façon à assurer un contact intime entre le milieu vivant, les éléments polluants et l’eau ainsi oxygène. Eb=

Ñ

Ò

:

………………….……….…....……..(18)

Avec : Eb : La puissance requise pour le brassage (W/m3) V : Volume du bassin d’aération (m3) Eb =

$

6$

@6,

= 8,696 W/m3

La puissance minimale assurant le brassage dans le bassin d’activation est de l’ordre de 30 à 40 W/m3du bassin, la valeur de Eb ne satisfaite pas.

73

Chapitre V

Réhabilitation : étude des solutions et variantes

Tableau 26: Caractéristiques du bassin d’aération.

Désignation

Valeur

Charge massique (Kg DBO5/Kg MVS .j)

0,55

Rendement épuratoire (%)

63,61

Quantité d’oxygène journalière (Kg O2/j)

7924,38

Quantité d’oxygène horaire de pointe (Kg O2/h)

345,93

Quantité d’oxygène nécessaire pour 1m3 de bassin (Kg

0,521

3

O2/j.m ) Capacité d’oxygénation effective (g.O2/m3.h)

1,397

Puissance de l’aération (kW)

165,09

Puissance motrice (kW)

132,07

Puissance de brassage (W/m3)

8,696

V.3.4 Vérification des caractéristiques du clarificateur V.3.4.1 Production des boues en excès à extraire La production des boues en excès est donc donnée par la formule suivante : ∆x = Mmin+ M org. dur + (0,83 +0,2 log Cm) DBO5+ K’ N(nitrifié) – fuite en MES.….(19) Avec : Mmin : Boues minérales ou partie minérale de MES Morg. dur : masse des MVS difficilement biodégradables, elles sont estimées 20 à 30 % des MVS qui arrivent au bassin d’activation DBO5 : quantité de DBO5 éliminé K’ N = 0 : l’absence de nitrification-dénitrification Fuite en MES : on suppose la sortie en MES =15 mg/l. Le calcul de ces divers paramètres est déterminé de la façon suivante :

74

Chapitre V

Réhabilitation : étude des solutions et variantes

•

La masse des boues minérales : Mmin = 428.904 Kg/j provenant du décanteur primaire.

•

La masse des MVS difficilement biodégradables : M org. dur = 0,3 MVS = 0,3 × (5003.88) M org. dur = 1501,164 Kg/j.

•

La masse des MES de l’effluent de sortie : Fuite en MES = 15 mg/l = 345 Kg/j.

La valeur de la boue en excès est donc : ∆x = 428.904 +1501,164 + (0,83 +0,2 log 0,72) 1522,6 -345

Boues en excès produites = 2805,86 Kg MS/j = 1,84 Kg MS/Kg DBO5 Boues en excès extraites = 2460,85 Kg MS/j = 1,61 Kg MS/Kg DBO5 Remarque : Boues en excès extraites = Boues en excès produites – les fuites en MES sur l’effluent traiter. •

Calculer le pourcentage de MVS : %MVS dans la boue =1-

%MVS = 1 –

@

@.%

,@

H‡DéR=

D éRH7=

¹ C= ID 7