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BOUESACTIVEESétudedecas .pdf



Nom original: BOUESACTIVEESétudedecas.pdf
Titre: TRAITEMENT DES EAUX USEES PAR BOUES ACTIVEES
Auteur: ok

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TRAITEMENT DES EAUX USEES PAR BOUES ACTIVEES
CONCEPTION : ETUDE DE CAS

Au Maroc de nos jours le domaine de l’épuration des eaux usées demeure longtemps
ignoré, prend sa revanche.
Dans cette optique, plusieurs projets sont ressentis nécessaires pour limiter la
pollution des milieux récepteurs qui ont subit une dégradation importante en raisons de
pollution divers.
Dans ce cadre, on considère une agglomération dont la consommation des eaux
potables par les unités industrielles représente 50 % de la consommation totale par
l’ensemble de la ville considérée.
Des étude préliminaires doivent conditionner le choix du terrain sur lequel se situera
la station d’épuration.
L’étude doit porter sur les points suivants :
*Etude géographique :
Le choix de terrains potentiels d’emplacement de la station d’épuration doit tenir
compte en premier lieu de : Eloignement des habitants, la position du site par rapport au
réseau d’assainissement, disposition du terrain, zone de réutilisation agricole…
*Etude topographique :
L’étude topographique, réalisée à partir d’une carte topographique permet de
conclure que le site choisi favorise le système gravitaire entre les bassins à l’entrée et à la
sortie de la station en possédant une règle de pente.
*Etude géologique :
La structure géologique du site est étudiée à partir d’observation sur le site d’une
carte géologique locale ce qui permet d’identifier :
-L’existence ou non de blocs rocheux
-La nature des matériaux du site
-les caractéristiques du substratum composition, perméabilité, profondeur de la nappe…)

*Etude géotechnique :

La reconnaissance géotechnique complète l’étude géologique une fois que le choix de sites
potentiels au station d’épuration est fixé.
Cette étude géotechnique permettra d’étudier :
-L’homogénéité du substratum, sa nature et ses caractéristiques (profondeur…)
-La perméabilité du site
*Etude hydrogéologique :
Cette étude consistera à :
-Connaître la profondeur de la nappe phréatique et ses variations son exploitation et
évaluer les risques de contamination
-Positionner et déterminer le côté de fond des bassins en fonction du niveau de la nappe
Les critères précédemment cités conditionnent le choix des terrains potentiels
d’emplacement de la station d’épuration.

Exemple d’application : Etude de cas

On considère une ville marocaine dont le nombre d’habitant était de 212000 à l’an
2000. L’étude réalisée par un bureau d’étude a permis de choisir une technique de
traitement par boues activées (figure 1). Les ouvrages et les équipements sont:

*déversoir régulateur
*Dégrilleur
*Poste de refoulement
*Déssableur
*Dégraisseur
*décanteur primaire
*Bassin d’aération
*Décanteur secondaire
*Recirculation et extraction des boues
*Bassin de stabilisation

*Epaississeur
*Canal de captage d’eau épurée
*Lits de séchage
*Camionnettes pour l’évacuation du dégrilleur, déssableur et des boues séchées
*Bâtiments d’exploitation (laboratoire, centre de contrôler…)

-En tenant compte des étapes proposées une conception de la station doit être réalisée.
1-Estimer le nombre d’habitant en 2030 sachant que le taux de croissance varie entre 2 et
4%

2-Sachant que la dotation de l’eau potable varie autour de 100 l/h/j, estimer le débit des
eaux usées qui sera rejeté par l’ensemble des habitants en 2030 en supposant que 80% de
ce qui est consommé est rejeté dans le réseau d’assainissement
3-On considère que les unités industrielles en 2030 consommeront un débit équivalent au
nombre d’habitant précédemment estimé (nombre d’habitant en 2030) avec une dotation
de 93 l/h/j . Estimer dans ces conditions le débit des eaux usées rejetées par les unités
industrielles sachant que 90% de ce qui est consommé sera rejeté dans le réseau
d’assainissement
4-On considère que le système d’assainissement est unitaire. Si l’on considère que 84% de
l’eau distribuée au secteur industriel (proportion de la zone industrielle d’une seule unité par
rapport à la totalité de la consommation en secteur industriel ) et 25 % de l’eau distribué au
secteur domestique ne sont pas branchés au réseau d’assainissement, calculer dans ces
conditions le débit des eaux usées domestique (Qrejet 1) et le débit des eaux usées
industrielles (Qrejet 2).Déduire le débit des eaux usées des deux secteurs
5-Sachant que le débit de conception vaut Qrejeté + Qinfiltré , estimer le débit de
conception en 2030. On donne coefficient de pointe Cp= 2.5, Qinfiltré = 2 Qrejeté
6-Pour le dimensionnement de dégrilleur on considère que la vitesse d’écoulement à travers
la grille varie entre 0.6 et 1.2 m/s, le coefficient de colmatage C : 0.4-0.5, a :coefficient de
passage libre a= e/ (e+s), avec e espacement entre les barres (20 mm), s = 10 mm: largeur
de la barre, déduire la section vertical de la grille
7-Déterminer la section inclinée sachant que l’angle d’inclinaison est de 60°,
8-Sachant que l’épaisseur des barres b= 10mm et que la longueur de la barre vaut 1.6 m,
déduire le nombre d’espacement et le nombre de barres
9-Calculer la perte de charge sachant que B= 1.79
10-Pour dimensionner le canal amont de la grille, on adopte une section rectangulaire de
largeur l et de hauteur h. On considère le débit déjà estimé à 2030 et sachant que le régime
critique est atteint, calculer la hauteur critique hc et la vitesse critique d’écoulement Vc.
On donne l= 1,6 m ;
11-Les déchets éliminés par dégrillage peuvent être estimés de 5 à 10 dm3/usager/an. Si l’on
considère une valeur moyenne de 10dm3/usager/an, estimer la quantité des déchets à
éliminer en 2020 et 2030.
12-Pour le dessablage on adopte pour le dimensionnement du canal Parshall

*Estimer les différents paramètres du canal Parshal :
-Donner la relation entre Q, W et Ha
-Donner la relation entre Hm et Ha
-Estimer Hm en fonction Qmax ; Qmax= 1.4 m3/s ; W= 0.3m
-Estimer Ha
-En tenant compte du canal Parshal donner la relation entre dmax, Hmax et S
avec dmax = la hauteur du liquide au débit maximum
Hm = la hauteur du liquide en amont du canal
S= (Qa 1/3 - 1)/(Qa-1) . Hmax
Qa= Qmax/Qmin
Qmax= 1.4 m3/s ; W= 0.3m

13- Pour estimer la longueur du canal de déssableur, on donne 1min<Tr< 2 min, Vé= 0.3
m/s
Calculer L
14- Soit Hc la hauteur de l’eau en aval du canal :
-Estimer Hc en fonction de Qmax et g,
-Déduire la relation entre Hc, Hb et K
15-Sacahnt que la quantité du sable extraite est estimée à 60litres par 1000 m3 d’eaux usées
reçues par le dessableur, estimer le volume du sable en m3 en 2030.
16- Pour éliminer les huiles et les graisses on utilise un dégraisseur-déshuilleur
-Estimer le volume de séparateur sachant que le temps de séjour vaut 5min
-Déterminer la surface de séparateur (on prévoit 0.25 m2 de surface d’eau pour chaque l/s)
-Déterminer la longueur et la larguer de séparateur sachant que l/L= 0.55 (l : largeur, L :
longueur)
17-Connaissant le taux de débordement U= 2.5 m3/h/m2,
-Estimer la surface totale des décanteurs en fonction du débit à l’horizon
-On prend pour comme valeur de diamètre du bassin circulaire R= 20m, estimer le nombre
de décanteur primaire
-Si on considère un bassin rectangulaire de Longueur L= 40 m, estimer dans ces conditions la
largeur l et le nombre de décanteur

-Dans les deux conditions précédente estimer la hauteur H sachant que le temps de séjour
dans le bassin primaire est de 90 minutes.
-Dans le cas du bassin rectangulaire estimer la vitesse d’écoulement.
-Estimer le volume unitaire d’un décanteur
-Connaissant Qmax, la surface corrigée Sc, calculer le taux de débordement corrigé
18-On suppose que le décanteur est sous forme rectangulaire de longueur L , de largeur l et
de hauteur h. Soit Vd la vitesse de déplacement des particules à éliminer dans le décanteur
primaire Vc la vitesse de décantation dans le même bassin.
-Déduire la relation entre Vd, Vc L et h
-Calculer la largeur l en fonction de Q, h et Vd
19-Pour collecter les boues on se sert d’une fosse à boues pour chaque décanteur. On
donne les caractéristiques physico-chimiques des eaux usées à traiter :
DBO5 : 370 mg/l ;

DCO : 462 mg/l

On suppose que 100 litres de boues pèsent 3Kg à l’état sec et le rendement d’élimination
des MES de décanteur primaire vaut 60%
-Calculer dans ces conditions le volume total des boues qui sédimentent
-Estimer le volume de la fosse
20-Pour la zone d’entrée aux décanteurs , nous prévoyons deux canaux opposés et
perpendiculaire à un canal principale. Ce dernier reçoit de l’eau dessablée des canaux de
parshall.
En se basant sur la formule de Manning on peut déterminer la section rectangulaire :
On donne : L = 2h, h = (Q2/4g)1/5 et L/l = 4
Calculer l, h et L
21-Pour la zone de sortie de l’eau décantée, on prévoit des goulottes à section rectangulaire
.
Pour acheminer l’eau des décanteurs vers le canal collecteur, on prévoit des goulottes dont
chacune contient deux déversoirs. (figure 2).
On donne le taux de déversement

U= 20 m3/h/m,

décanteur= 0.28 m3/s
a-Déterminer la longueur de déversement Ld
b-déduire le nombre de déversoirs en fonction de Ld, l et ε
c-Calculer le nombre de goulottes

Qdéc : débit maximum dans un

d-Déterminer le débit de qui transite dans chaque goulotte
e-Calculer la section mouillée du goulotte sachant que la vitesse d’écoulement varie autour
de 0.5 m/s
f-Pour l’ensemble des décanteurs, on prévoit un canal collecteur pour chaque deux
décanteurs
Estimer le débit et la section du canal sachant que la vitesse d’écoulement vaut 0.6 m/s
22-On considère le schéma de la figure présentant le traitement secondaire à forte charge
(Cm= 1.5 Kg DBO5/Kg de solides en suspension/j)
a-Connaissant la concentration de la DBO5 à la sortie de décanteur primaire soit So et S est
la DBO5 à la sortie du bassin d’aération (51.8mg/l). On considère

que le décanteur

primaire élimine entre 25 et 40 % de la DBO5 à la rentrée (DBO5= 370 mg/l) : estimer dans
ces conditions l’efficacité en % du bassin biologique. On donne
b-Déterminer le temps de rétention des solides sachant que le coefficient y= 0.65 Kg
cellules/Kg DBO5, b= 0.1 j-1
c-Calculer le temps de rétention hydraulique sachant que le solide en suspension dans la
liqueur mixte vaut 2000mg/l.
d-Calculer le facteur de recyclage R % sachant que les solides des boues en excées est de
6000 mg/l
e-Déterminer le volume du réacteur biologique
f-On prévoit pour le traitement biologique des bassins rectangulaires de longueur L, largeur l
et de hauteur h. Pour le choix des dimensions de réacteur, il est préférable de respecter les
conditions suivantes :
1.5< l/h < 2.5, L/l = 8 à 15 , dans notre cas pour les grandes bassins rectangulaires
on prend : l/h = 1.75, L/l = 10
Calculer dans ces conditions le volume unitaire
j-déterminer le nombre de bassin N
h- Dans les conditions précédentes calculer les termes Cm, Cv, Trs, Trh
23-Pour estimer la quantité des boues produites par jour on doit tenir compte de celles
biodégradables et celles qui ne le sont pas.
a-Calculer dans ces conditions la quantité des boues produites B en tonnes/j sachant que le
pourcentage des boues biodégradables produites varie entre 65% et 75% de la quantité
totale produite

b-Calculer le débit des boues en excès en négligeant Xe devant Xr.
c-Connaissant le teneur en DBO5 enlevée par jour (So) et la DBO5 à la sortie du bassin
biologique, le volume du bassin biologique, le débit et le temps de rétention déterminer
dans ces conditions la quantité d’O2 nécessaire en T/j ainsi que le volume d’air
correspondant pour l’année 2020 en m3/j
On donne :
*La masse volumique de l’air 1.293g/l
*La proportion de l’O2 dans l’air est de 23.2% en poids
*Le rendement de transfert de l’air dans l’eau est de 20%
d-Pour l’aération des bassins biologique on adopte un système d’aération par air surpressé .
les diffuseurs d’air type disque poreux à moyennes bulles
*Calculer l’énergie nécessaire pour dissoudre l’O2
*Calculer le volume d’air par m3/h/m3 du bassin biologique
*Calculer la quantité d’O2 par g/h/ m3 du bassin
24-Pour calculer la consommation électrique par compartiment et totale on considère que
chaque compartiment contient 49 diffuseurs et que chaque diffuseur alimente 4m 3
-Déterminer dans ce cas l’énergie en Kwh par compartiment et par heure et l’énergie totale
25-Pour le dimensionnement du canal on considère la formule de Manning –Strickler
Q= 60 R3/4 I1/2. A
Avec Q= Q2020 (1+R) R= 0.5
I: pente du canal ; A : surface du canal ; R : Rayon hydraulique
Soit l la largeur du canal, et h la hauteur du canal avec
R= (1.h) /2(l+h) ;
a-Estimer dans ces conditions les dimensions du canal l et h
b-Pour dimensionner les vannes de sorties d’eau on considère que la sortie d’eau se fera par
des fentes .
-Estimer dans ces conditions la surface d’une fente dans un réacteur sachant que l’eau
circule avec une vitesse de 1.5 m/s
26-Pour dimensionner le décanteur secondaire on considère que le débit de conception
égale à la somme du débit de conception du bassin biologique +
(facteur de recirculation vaut 50 %)

le débit de recyclage

a-Connaissant le temps de rétention Tr = 1.5 h et le taux de débordement = 60 m3/j/m2,
déduire dans ces conditions la hauteur du bassin H
b-Déterminer la surface horizontale des décanteurs
c-On choisi un diamètre D = 20 m, déterminer le nombre de décanteur N
d-Déduire le volume total des décanteurs et le volume unitaire
27-Pour dimensionner la zone d’entrée du décanteur on considère que l’entrée se fera par
des conduites centrales puis l’eau est répartie dans l’ensemble du bassin suivant des
directions radiales permettant ainsi à l’eau d’avoir une certaine

homogénéité au sein du

bassin.
Connaissant le débit reçu par chaque décanteur qmax et la vitesse v= 1.5 m/s
a-déterminer la diamètre de la conduite
28-La sortie de l’eau clarifiée se fera par des goulottes périphériques.
Connaissant la vitesse V = 0.6 m/s et le débit Qmax en m3/s
a-calculer la section nécessaire de la goulotte
b-déduire la hauteur h et l
c-Pour le déversoir de l’eau clarifiée dans la goulotte périphérique on utilisera un déversoir
triangulaire métallique avec des ouvertures ayant un angle de 90°C (figure )
-Déterminer la longueur de la goulotte et le nombre de déversoir
On donne la formule de déversoir triangulaire étant : Qmax/N = 1.4 h5/2
29- La désinfection peut se faire par maturation en utilisant une superficie très importante
pour cela on préfère utiliser une désinfection par chloration. Pour être efficace un temps de
contact de 30 minutes est nécessaire. Le bassin de chloration est dimensionner pour traiter
et valoriser le ¼ du débit total de conception. La hauteur du bassin étant 1.5 m.
-déterminer dans ces conditions :
*Le volume du bassin
*La surface nécessaire
*Pour éliminer 99.9 % de bactéries coliformes on applique en général la quantité de chlore
suivante : 3mg/l
30- Les boues produites subiront une filière de traitement comprenant l’épaississement, la
stabilisation et l’évacuation finale.
-Calculer la surface et le volume total des épaississeurs (H= 3m)
-On prévoit deux bassins d’épaississement, déterminer dans ce cas le diamètre du bassin


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