Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 1 UTER GVEA & DESA Formation Initiale I2 Anne acadmique 2005/2006 Pur Joseph WETHE Expert Eau, Environnement et Amnagement urbain Cours d'ossoinissemenf : VoIet 3 : CoIIecte et truitementdes Euu usesCovr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 2 S O M M A I R E I/- GENERALITES SUR LA COLLECTE DES EAUX USEES................................................................................................... I.1/- BREF APERCU SUR LES EAUX USEES URBAINES ........................................................................................................ I.1.1/- Dfinitions (Eaux uses domestiques, industriels, pluviales, etagricoles).............................................................................. I.1.2/- Caractrisation des eaux uses.................................................................................................................................................. I.1.3/- Gnralits sur les type de pollution par les eaux uses ........................................................................................................... I.2/- LES SYSTEMES FONDAMENTAUX DEVACUATION DES EAUX USEES ................................................................. I.2.1/- Schma type dun quipement dassainissement collectif ........................................................................................................ I.2.2/- Schmas types des rseaux dvacuation des eaux uses (pluviales et domestiques) ............................................................... I.2.3/- Typologie des rseaux dassainissement (pluvial et domestique) ............................................................................................. I.3/- LES PRINCIPAUX ELEMENTS CONSTITUTIFS DUN RESEAU DE COLLECTE DES EAUX USEES .................. I.3.1/- Bref rappel sur les quipements sanitaires des habitations et les branchements particuliers .................................................... I.3.2/- Elments principaux du rseau de canalisation......................................................................................................................... I.3.3/- Les ouvrages annexes.............................................................................................................................................................. II/- METHODOLOGIE GENERALE DE DIMENSIONNEMENT DES RESEAUX DE COLLECTE DES EAUX USEES...........................II.1/- Etapes mthodologiques............................................................................................................................................................. II.2/- Evaluation des dbits de projet................................................................................................................................................... II.3/- Dimensionnement des ouvrages ................................................................................................................................................. III/- EXECUTION ET EXPLOITATION DES OUVRAGES DE COLLECTE DES EAUX USEES....................................... III.1/- ETAPES METHODOLOGIQUES POUR LEXECUTION DES OUVRAGES DE COLLECTE DES EAUX USEES ........................III.1.1/- Considrations gnrales........................................................................................................................................................ III.1.2/- Gestion du chantier............................................................................................................................................................... III.1.3/- Implantation des ouvrages...................................................................................................................................................... III.2/- EXPLOITATION DES RESEAUX DE COLLECTE DES EAUX USEES....................................................................... III.2.1/- Gestion des flux ..................................................................................................................................................................... III.2.2/- Scurit dans le rseau ........................................................................................................................................................... III.2.3/- Opration dentretien et de maintenance du systme ............................................................................................................. III.2.4/- Oprations de rhabilitation des rseaux de collecte des eaux uses ..................................................................................... III.3/- QUELQUES PROBLEMES POUVANT SURVENIR DANS LE RESEAU DE COLLECTE DEAUX USEES.......... III.3.1/- Les eaux parasites .................................................................................................................................................................. III.3.2/- Lobturation ........................................................................................................................................................................... III.3.3/- Les fuites................................................................................................................................................................................ III.3.4/- Les effluents transports ........................................................................................................................................................ IV/- ELABORATION DES PROJETS ET PROGRAMMES DASSAINISSEMENT............................................................... IV.1/- QUELQUES NOTION DORDRE GENERAL................................................................................................................... IV.2/- ASPECTS ECONOMIQUES DE LA COLLECTE DES EAUX USSES........................................................................... IV.2.1/- Considrations gnrales ....................................................................................................................................................... IV.2.2/- Choix des indicateurs danalyse conomique de quelques systmes de gestion.................................................................... IV.2.3/- Exemples de calcul des investissements et du fonctionnement des systmes de collecte des eaux uses.............................. IV.3/- ASPECTS GESTION DES RESEAUX DE COLLECTE DES EAUX USEES................................................................. IV.3.1/- Gestion administrative ........................................................................................................................................................... IV.3.2/- Gestion contractuelle des rseaux de collecte des eaux uses................................................................................................ IV.3.3/- Gestion financire.................................................................................................................................................................. IV.4/-DONNEESTECHNIQUESAPRENDREENCOMPTEDANSLELABORATIONDESPROJETSET PROGRAMMES DASSAINISSEMENT........................................................................................................................ Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 3 OBJECTIF GENERAL Lobjectifgnraldececours,dispensauxtudiantsducyclePost-Universitaire,comportedeuxvolets fondamentaux : familiariser les tudiants aux diffrentes mthodes de gestion des ouvrages de collecte des eaux uses urbaines ; leuroffrirlesoutilsmthodologiquesindispensablespourlidentificationdesprojetsetprogrammes dassainissement et llaboration des plans et schmas directeurs dassainissement. CONTENU DU COURS DsignationDureLieuxMatriel ncessaire 1.Cours thoriques30 HeuresSalle I2Additifs de Mr Joseph WETHE 2.TravauxDirigsettravaux pratiques in situ 6 HeuresTD proposer 3.Sorties de terrain 1/2 jourRseaux de collecte du GEE et de Ouagadougou I/- GENERALITES SUR LA COLLECTE DES EAUX USEES La collecte des eaux uses produites dans une tablissement humain donn fait partie intgrante de lune des priorits fondamentalesdelassainissementdecettetablissementhumain.Unecollecteefficaceestcellequi,envacuantles eauxusesloindeshabitations,desinstallationssocio-conomiquesetculturelles,limiteaumaximumlesrisques immdiats ou diffrs des nuisances sur lhomme, sur son cadre de vie et sur lenvironnement qui lentoure. Auboutdelacollectesesitueletraitementdeseauxusesquiconstituelesecondobjectiffondamentalde lassainissement. Les eaux uses ne doivent en effet tre rejetes dans le milieu rcepteur que si leurs caractristiques finalessontcompatiblesdunepart,aveclesexigencesdesantpubliqueetdeprservationdelenvironnement,et dautre part, avec les capacits auto-puratrices de ce milieu rcepteur. Dans une localit donne, la ralisation des ouvrages de collecte des eaux uses se fera progressivement en fonction des objectifs assigns et du rythme de croissance et dextension spatiale de lagglomration considre. Elle sera galement envisageabledanscettelocalitenfonctiondelademanderellementexprimeetdesmoyenstechnico-financires disponibles. I.1/- BREF APERCU SUR LES EAUX USEES URBAINES I.1.1/- Dfinition et Composition des eaux uses urbaines Les eaux uses urbaines sont des eaux rsiduaires constitues des eaux uses domestiques, des eaux uses industrielles, deseauxusesagricolesetdeseauxpluvialesouderuissellement(quiensontlesplusabondantes).Cesdiffrents types diffrent entre eux sur le double plans qualitatif et quantitatif. A- les eaux uses domestiques,Les eaux uses domestiques sont composes des eaux vannes et des eaux mnagres. Les eaux vannes reprsentent 1/3 du volume total des eaux uses domestiques. Dans les villes dAfrique Sub-saharienne, elles reprsentent en moyenne 2050litresparhabitantetparjour.Leseauxvannessontcomposesde7080%deau,dematiresfcaleset durines. Les eaux mnagres font environ 2/3 du volume total des eaux uses domestiques. Elles reprsentent prs de 80% de la consommation totale journalire deau par habitant. Les eaux uses domestiques contiennent les matires organiques et minrales solubles, collodales et en suspension. Ces charges polluantes, qui varient en fonction du temps et du niveau de vie des habitants, se prsentent sous trois formes, savoir : -les matires en suspension dcantables en 02 heures, -lesmatiresensuspensionsnondcantablesen02heuresenraisondeleurgranulomtriefine,deleurfaible densit ou encore de leur tat collodal, -les matire dissoutes. Leseauxusesdomestiquescontiennentgalementdesgermespathogneissusdesmatiresfcales,uneforte populationmicrobienne,desdsinfectantsetparfoisaccidentellementdeshydrocarburesprincipauxinhibiteurs Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 4 biologiques.Lesbasesdudimensionnementetdeconceptiondesouvragesdurseaudecollectedeseauxuses domestiques recommandent de bien connatre au dpart tous les paramtres caractristiques des eaux transporter. La connaissance des quantits deaux uses domestiques produites dans une agglomration donne reste approximative danslaplupartdespaysafricains.Cependant,onpeutsappuyersurlesquantitsdeaupotabledistribuesou consommes.Ilestdeplusenplustabliquelesquantitsdeauxusesrejetessontenrapporttroitavecleau consomme dans un mnage. Le rgime hydraulique des eaux uses rejetes suit alors la mme allure que celui de leau distribueouconsomme,quidpendenoutreduniveausocio-conomiquedumnageconsidr,dellot,dutissu urbainetdelavilletoutentire.Enfonctiondurythmedesactivits socio-conomiques et des habitudes journalires des habitants (lever, heures de toilette, de cuisson, de repas, de coucher, etc.), on note une variation de ce rgime dans le temps et lespace. Cest pour cette raison que dans le cadre des projets dassainissement, il est courant de dfinir le coefficient de pointe1 (horaire, journalier ou annuel) pour tenir compte de ces fluctuations. B- les eaux uses industrielles,Lavariabilitetlextrmediversitdeseauxusesindustriellesrendentdifficileetparfoisillusoiretoutsouciden tablir un profil type. Toutefois, on a pu relever quelques caractristiques propres certaines eaux uses industrielles en fonction des branches dactivits dans le secteur. -leseffluentschargeminraledominante proviennent des exploitation minires, des industries de transformation des mines et des carrires ; ces effluents sont chargs en MES et leur pH scarte gnralement de la neutralit ; -leseffluentschargeorganiquedominantesontissusdesindustriesagro-alimentaires ;ceseffluentssont biodgradables ; -leseffluentschaudsproviennentdescentralesthermiques,tandisqueleseffluentstoxiquesetdangereuxsont rejetsprincipalementparlesindustrieschimiques,lectroniques,lectriquesetlectrotechniques,lesindustries mtallurgiques, les industries dhydrocarbures, les industries du textile. Les substances contenues dans les eaux uses industrielles peuvent tre acides, alcalins, corrosifs ou entartrants. Elles peuventgalementtredetempraturestrsleves,odorantesoucolores.Ceseffluentsinhibentdurablementle processuspuratoiredesstationsdpuration. Cest pour cette raison quil doit tre exig aux industries de pr-traiter leurs effluents avant tout rejet dans les rseaux global de collecte. C- les eaux uses agricoles,EnAfrique,leseauxusesagricolesproviennentdunepartdestablissementzootechniquesetdautrespartde lagriculture intra et priurbaine trs pratiques dans les bas fonds marcageux, dans les espaces libres ou en priphrie urbaine avec dans certains cas lutilisation dengrais chimiques et de pesticides. Ces eaux sont en gnral confondues auxeauxderuissellementetdinfiltrationquitransportentpendantlcoulementdesquantitsimportantesdazoteet des rsidus de pesticides. D- les eaux de ruissellement,Les eaux de ruissellement comprennent les eaux des pluies, les eaux de lavage des rues, des jardins et parkings publics, etleseauxdedrainagedessols.Lesprcipitationsquitombentsurunesurfacedonnesuiventlecheminementci-dessous : Unepluieestcaractriseparlahauteurdesprcipitations,sadure,sonintensitmoyenneetsarpartitionspatio-temporelle.Lesquantitsdeauxdepluiecollecterdpendentdelapluviomtrielocaleetdudegrdurbanisation caractrisantletauxdimpermabilisation.Encoreconsidres,ilnyapaslongtemps,commetantpuresavecdes vertus cosmtiques, les eaux de pluies deviennent sous lactions humaines de plus en plus pollues (pluies acides). En prcipitant,ellestransportenteneffetlespolluantsatmosphriques(SO2,NOx,poussirestoxiques) ;enruisselantsur lesespacesurbainsimpermablesetdansleschampsagro-pastoraux,ellessemlangentcertaineseauxrsiduaires pollues,lessiventettransportentdespolluantsparfoisdangereux(bitumes,hydrocarbures,dgradationdespneus, excrmentsdanimaux,dchetssolidesmunicipaux,etc.).Toutceciparticipentdelacontaminationpermanentedes eaux superficielles et souterraines. ValironFranois(in[VALIRON,94]),prsentaitdjen1994quelquesvaleursapproximatives annuelles des apports polluants des eaux pluviales dans le cas des rseaux sparatifs en France :-90 kg DBO5/ha impermabilis,-630 kg de DCO/ha impermabilis, 1 le coefficient de pointe horaire est dfini comme tant le dbit horaire maximum rapport au dbit moyen journalier. Prcipitations Perte lcoulement (Interception par la vgtation Evaporation Transpiration Stockage en surface Infiltration) Ruissellement(en surface ou dans les drains) Rejet lexutoire Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 5 -665 kg de MES/ha impermabilis,-15 kg dhydrocarbure (HC)/ha impermabilis, -1 kg de Pb/ha impermabilis. Lescaractristiquesdeseauxpluvialesdiffrentdecellesdeseauxusesdomestiquesparleurscaractresalatoires, par la variabilit de la teneur en matires polluantes, par la prsences en quantits importantes dlments inertes, par le taux lev des mtaux lourds et des hydrocarbures, et par leur faible biodgradabilit (rapport DCO/DBO5 tant > 5). Dans le cadre de ce cours, nous ne nous intresserons quaux eaux uses domestiques et industrielles. I.1.2/- Caractrisation des eaux uses Lesprincipauxparamtrescaractristiquesdeseauxusesurbainespeuventtreregroupsenquatregrandesclasses qui sont, [RADOUX, 1995] : A- Les paramtres physiques : ce sont,-la temprature (oC) : les tempratures favorables au milieu aquatique varient entre 10 et 25oC ; -laconductivitlectrique(CenS/cm,entre20et25oC) :ellemesurelafacilitdeleauconduireuncourant lectrique due la prsence des sels dissous (Ca2+, Mg2+, K+, Na+, Cl-, NO3-) ; -le pH, dont les valeurs favorables aux micro-organismes purateurs sont entre 6,5 et 8 ; -les matires en suspension (MES), en mg/l de matires sches insolubles). B- Les paramtres chimiques organiques : il sagit de, -laDemandeChimiqueenOxygne(DCOenmg/l)quicaractriselaquantitdoxygnedissousncessairepour oxyder par voie chimique certaines substances oxydables sans intervention dtres vivants ; -laDemandeBiologiqueenOxygneaprs5jours20oC(DBO5enmg/l),quiexprimelaquantitdoxygne ncessaire pour oxyder par voie biologique les matires organiques de leau avec laide des bactries 20oC ; au-del de 5 jours, le processus de nitrification arobique commence. - laDemandeTotaleenOxygne(DTO),quicaractriselaquantitdoxygneconsommepardescomposs dissousdansleaulorsdelacombustion900oCenprsencedunexcsdoxygneetduncatalyseur ;sa dtermination est cependant coteuse. IlexisteunerelationentreDCOetDBO5 :siDBO21=DCOalors,touteslesmatiresorganiquesdeleausont biodgradables.Letableauci-dessousprsente,enfonctiondurapportDCO/DBO5,uneclassificationdeseauxetle degr de traitement biologique requis. Tableau : Type de traitement des eaux uses selon le rapport DCO/DBO5. [RADOUX, 1995] DCO/DBO5Classification sommaireDegr de traitement biologique 1,5 1,66Eaux vannesTrs facile 2,5Eaux urbainesfacile 2 3Eaux industriellesfacile 3-5Effluents des stations dpurationsusceptible aprs adaptation >5-difficile car effluents toxiques C- Les paramtres chimiques minraux : rentrent dans cette catgorie,-lazote (N, mg/l) qui peut exister sous forme minrale ou organique ; -le phosphore (P, mg/l), qui constitue un facteur de croissance des organismes photosynthtiques. D- Les paramtres biologiques : il sagit,-desbactries(coliformesfcaux,streptocoquesfcauxetcoliformestotaux),principauxindicateursde contamination fcale et causes primaires de la pollution dorigine cutane et respiratoire ; -des virus, qui ne sont connus qu partir dun cellule hte favorable leurs reproductions ; ils polluent durablement leau et affectent la sant humaine ; -desmicro-floresetmicro-faunesaquatiquesdontlinventaireesttrscoteux ;enoutre,lesrsultatsdecet inventaire sont gnralement difficiles interprter. [RADOUX, 1995]. Lesparamtresphysique,chimiqueorganique,chimiqueminral,etbiologiqueci-dessusnumrssontengnral exprimsenEquivalent-habitant(Eq-H)pourhomogniserlachargemoyennerejeteparjouretparhabitant.Leur valuationdtermineledegrdepollutionpotentielleourelledumilieurcepteurparlensembledeseauxuses urbaines. Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 6 I.1.3/- Gnralits sur les types de pollution par les eaux uses urbaines A/- Les mcanismes de pollutions Leseauxusesurbainescontiennentdessubstancesdangereusesquiseprsententsousformedissoutesou particulaires. Ces substances polluent le milieu aquatique selon un double mcanismes : -de transfert vertical, li la permabilit du sol ; sa prise en compte est complexe du fait de lextrme variabilit et lhtrognit des sols ; -de transfert latral, lors du ruissellement et de lrosion dans le bassin versant considr. En gnral, on en distingue deux formes de pollution du milieu rcepteur : 1.la pollution ponctuelle, qui se limite ce qui est observ, mesur par des enqutes ou par des prlvements directs insituetanalysesultrieuresdeschantillonsenlaboratoire ;lessourcesdepollutionponctuellemettentdes micro-polluants localisables et donc facilement matrisables ; 2.lapollutiondiffuse,reprsentetoutcequiestinconnu(fuiteenrseau,eauxparasites,etc.)ainsiquelesmicro-polluants (riches en sdiments) drains lors des pluies dans le rseau hydrographique. Les imprcisions de reprage despointsdentresenrseaudessourcesdepollutiondiffuserendentdifficiletoutchantillonnagelabaseet donc lapplication des nomes. La pollution par les mtaux lourds est la plus proccupante. Les plus courants sont, les oligo-lments indispensables faibledose(cuivre,zinc,manganse),leslmentsdangereux(cadmium,mercure,plomb,chrome)etlesmtallodes redouts (arsenic, tain, antimoine)2. Le degr de pollution est dfini en fonction des paramtres de pollution rencontrs dans les eaux uses. Cest ainsi que : 1.la pollution primaire est caractrise par les paramtres physiques explicits par des valeurs hors normes de la temprature, la conductivit, le pH et les MES ; 2.lapollution secondaire estatteintelorsquonrencontredansleseauxuseslessubstanceschimiques organiques tels que la DBO5, la DCO ou la DTO, en des proportions relativement importantes ; 3.la pollution tertiaire est due aux substances chimiques minrales comme lazote et le phosphore, et constitue la principale cause des phnomnes deutrophisation ou deutrophication ; 4.la pollution quaternaire est dfinie par la prsence des paramtres biologiques tels que les bactries, les virus, etc. B/- Les mcanismes de protection des ressources en eau disponibles Face aux diffrentes pollutions du cadre de vie et de lenvironnement en gnral, il a t adopt dans plusieurs pays, et notammentceuxduNorddesmcanismesdeprotectiondesressourceseneaudisponibles.Cetteprotectionconcerne lensemble des actions lgales qui doivent tre entreprises pour rduire ou liminer totalement tout risque de pollution et de surexploitation de la ressource. En Belgique, par exemple, il est prvu trois zones de protection des ressources en eau.[RADOUX, 1995]. 1.lazonedeprisedeau(ZoneI),osontinstallslesouvragesdeprisedeaupotalisable;toutesactivitsysont formellement interdites ; elle fait partie de la Zone II, ci-dessous. 2.lazonedeprvention(ZoneII),olecaptagepeuttreatteintpartoutpolluantsansquilnesoitdgradou dissous de faon suffisante ; le stockage de produits dangereux et les dcharges sont interdits, le reste des activits tant rglement. 3.la zone de surveillance (Zone III), comprenant le bassin dalimentation et le bassin hydrogologique susceptibles dalimenterunezonedeprisedeauexistanteouventuelle.Dansceszones,touteslesactivitsdoiventtre rglementes. LazoneII,comprenddeuxclasses.Lazonedeprventionrapproche(ZoneIIa),estunezonetamponde25m permettantunarrtdecaptageenmoinsde24hencasdepollution.Lazonedeprventionloigne(ZoneIIb),est lextension de la zone dappel due au rabattement de la nappe, la distance quivalant un transport deau au captage en 50joursoubienlesdistancesadoptes(de100m,200mou1.000mrespectivementpourlesaquifressableux, graveleux ou fissurs), faute de donnes hydrogologiques. C/- Les consquences de la pollution des ressources en eau par les eaux uses urbainesLeseauxuses,departleurpollutionleve,ontdesimpactsngatifs,immdiats(courtterme)oudiffrs(long terme), sur la sant publique, le cadre de vie et lenvironnement, lorsquelles ne sont pas traite convenablement avant dtre rejetes dans le milieu rcepteur. 2 FLORES VELEZ et al, Transfert du cuivre dans les sols de vignobles, dans [LE COZ et al, 1996]. Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 7 Leseffetsimmdiatssontentreautres,lenvasementdescoursdeaudufaitdeforteturbiditdueauxmatiresen suspension et la consommation accrue de loxygne dissous par la matire organiques supplmentaires et abondantes. Cettesituationentraneleutrophisationetladcompositionincompltedelamatireorganique(dolaprolifration des algues, la modifications de la flore aquatique, etc.). Les impacts visuels et olfactifs qui en dcoulent sont dus la prsence dlments flottants et le dgagement des odeurs nausabondes. Leseffetsdiffrssontlefaitdespolluantssusceptiblesdesaccumulerdanslafauneetlafloreetdanslachane alimentaire.Ilsagitessentiellementdesmtauxlourdsetdeshydrocarbures,quisontdespolluantsparticulirement conservatifsquidurentdanslemilieurcepteur.Ilenrsultelacontaminationetladoxygnationdessdiments,la baissedelaproductiondesespcesaquatiques,lestroublesducomportementdesespces,lesrisquesdasphyxie,la limitation des changes respiratoires, etc. I.2/- LES SYSTEMES FONDAMENTAUX DEVACUATION DES EAUX USEES LassainissementestunproblmefortcomplexeenAfriqueSub-saharienne.Eneffet,dans cette partie du monde, les villes voluent une vitesse quasi exponentielle sans que les structures charges de leur gestion ne disposent de moyens etdoutilsncessairesetapproprispourenassurerlamatrise.Lamultiplicitdestissusurbainsexistantsnepermet pasenoutrededfinirleprofiltypedunschmadassainissement.Leschmagnraldelassainissementdeseaux usesurbainesprsenteenAfriqueSub-sahariennedeuxvoletsfondamentaux,savoir,lesystmeindividueletle systme collectif lis la typologie de lhabitat rencontre. Lesystmedassainissementindividuel(composdeslatrineplusoumoinsamlioreetdesfossesseptiques)est prpondrantcausedelimportancedestissusurbainsspontansetdemoyenstandingquiconcentrenteuxseuls plusde80%deleffectiftotaldescitadins.Cependant,danscertainesvillesafricaines(Abidjan,Dakar,Douala, Nouakchott, Ouagadougou, Yaound, etc.), on rencontre des zones (appartenant la catgorie des villes administres ouplanifies)olEtatetlesmunicipalitsontmisenplacedessystmescollectifsdassainissementdeseauxuses urbaines quips en aval de stations dpuration. dans le cadre de ce cours, seul le systme collectif relatif la collecte des eaux uses sera dvelopp. I.2.1/- Les schmas types des rseaux dvacuation des eaux uses Dans un tablissement humain donn, dot dun systme dassainissement collectif, les eaux uses urbaines suivent le cheminement global schmatis comme suit : Les schmas types de rseaux dvacuation des eaux uses sont les suivants : 1.lesystmeunitaire :ilsagitdunsystmesimplecorrespondantauprincipeanciendu toutlgout ;il comporte une canalisation unique et importante pour vacuer simultanment les eaux uses et les eaux pluviales ; 2.lesystmesparatif :cesystmeestcomposdedeuxtypesdecanalisationdontlune(unpeuplusgrande)est destine recevoir les eaux pluviales et le seconde (un peu plus rduite) pour collecter les eaux uses ; les deux rseaux peuventsuivrelemmetrac pour se rendre la station dpuration ; ces deux rseaux peuvent galement suivre des tracs diffrents quand les eaux pluviales se rejettent directement dans un cours deau proche sans passer dans le station dpuration. 3.lesystmepseudo-sparatif :ilsagitdunecombinaison(plusoumoinsprononce)desdeuxtypesprcdents dans lequel les eaux pluviales des habitations et des cours riveraines sont envoyes vers le rseau deaux uses.Ilexistegalementdautressystmesmixtesplussophistiqus :lessystmesendpression(ousousvide,permettant entre autres de protger la nappe deau souterraine) et les systmes sous pression (ou charge, qui permet dviter les surprofondeurs et les problmes de pente) Re.eavae cottecte ;egovt) vi..aire 1P vi..aire ae re;et Covr. a`eav Perivetre vrbavi.e Bouche dgout Systme unituire Gouttires Grille avaloirs sur cours ou parking Eaux uses (sanitaires et cuisines) EU + EP Domaine Priv Domaine Public Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 8 Tableau : Analyse comparative des principaux systmes dvacuation des eaux uses Type de systmeAvantagesInconvnients Systme unitaire-exigencedune canalisation unique -faiblevitessedcoulementpartempssec,etpartant,mdiocritdelauto-curage du rseau et risques de dpts solides dans le rseau ; -exigence du curage priodique du rseau avec du matriel spcialis ; -faiblesse des flux polluants transports par temps de pluie vers les STEP ; -mise en charge leve du rseau -surchargealatoiredesSTEPavecdesrisquesaccrusdepollutiondumilieu rcepteur ; -transportdesvolumesimportantsrisquesdesurdimensionnementdes installations (cots dinvestissements et dexploitation levs). Systme sparatif-Transportdela totalitdesmicro-polluantsdeseaux uses vers la STEP -exigence de deux canalisations (donc cot lev) ; -risques lev de confusion entre rseau dEU et rseau dEP lors des branchements particuliers (celle-ci est de lordre de 21% en France) ; -risques de traitement partiel des eaux uses du fait de erreurs de branchement : les eaux pluviales pourtant trs pollues, peuvent chapper au traitement Systme pseudo-sparatif -combinaisondes avantages prcdents -cumule des inconvnients des deux systmes ci-dessus Lerseaudeaux pluviales est destin absorber les pointes de ruissellement. Il est conu pour dverser les effluents danslescoursdeauprochesensuivantleslignesdesplusgrandespentes.Acauseducaractrealatoireet limportance des eaux qui prcipitent et ruissellent, les dimensions des rseaux deaux pluviales sont importantes. Les rseaux deaux uses sont prvus pour transiter les effluents jusquaux stations dpuration, quelque soit les distances parcourir. A cause de la rgularit des dbits de pointe, les dimensions des rseaux deaux uses sont petites. I.2.3/- Typologie des rseaux dassainissement Selonlatopographiedusiteondistingueplusieurstypesderseaux.Lalittraturelesregroupeensixensemblesqui sont les suivants : 1-le schma dquipement perpendiculaire, coulement directe dans le cours deau : ce schma est constitu dune successiondecollecteursmaintenusperpendiculaireslarivire.Ilconstitueleprototypemmedesrseauxdeaux pluviales en systme sparatif. Le mme schma est adaptable aux rseaux unitaire si aucun traitement nest ncessaire. 2-leschmaspardplacementlatralouparallleaucoursdeau :ceschmaestleplussimpleetpermetde transporterleseffluentsenavaldelagglomrationenvuedesontraitement.Linconvnientmajeurdemeurela ncessit dinstaller des stations de relvement pour rsoudre le problme de dfaut de pente. 3-leschmacollecteurtransversalouoblique :ilpermet,plusqueleprcdant,detransporterfacilementles effluents en aval de lagglomration. Il limine le problme de faible pente et offre une bonne vacuation gravitaire des effluents. 4-leschmaparzonestagesouparinterception :ceschmaconstituelarpliqueduschmapardplacement latralsuperposauschma collecteur oblique, avec cependant une multiplication des collecteurs longitudinaux. Le collecteurduhaut(encoreappelcollecteurdinterception)permetdedchargerlecollecteurdubasdesapportsen provenance des bassins dominants de la valle situe en haut de lagglomration. 5-leschmacentrecollecteuruniqueouventails :ceschmaconvientpourleszonesrelativementplates.Il permet de concentrer les effluents en un seul point o ils seront relevs pour tre vacus vers un exutoire loign de lagglomration. Bouche dgout Systme spurutif Gouttires Grille avaloirs sur cours ou parking Eaux uses (sanitaires et cuisines) EP Domaine Priv Domaine Public EU Systme pseudo-spurutif Bouche dgout Gouttires Grille avaloirs sur cours ou parking Eaux uses (sanitaires et cuisines) EP Domaine Public Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 9 6-le schma centre collecteur multiples ou schma dquipement radial : ce schma constitue une multiplication duschmaprcdantlaseulediffrencequilpermetdeconcentrerleseffluentsenplusieurspointsoilsseront relevs pour tre vacus vers un exutoire loign de lagglomration. I.3/- LES PRINCIPAUX ELEMENTS CONSTITUTIFS DUN RESEAU DE COLLECTE DES EAUX USEES Unrseaudvacuationdeseauxusesestunensemblecomplexedecanalisationsetdouvragesdestinsaux oprations suivantes : collecte et transport des effluents, admission et relevage des eaux dans les stations de pompage, rgulation hydrauliques, dbouchs dans le milieu naturel, mesures diverses, etc. Ces lments peuvent tre classs en deuxcatgories,savoir,lesouvragesprincipauxetlesouvragessecondairesouannexes.Lescritresdechoixde ces lments sont nombreux et on peut en retenir entre autres : -latenuemcanique,identifiablelaidedestestsdepressionverticaledueauxremblaisetauxchargesdexploitations ventuelles(chargesroulante,chargespermanentesdesurface,chargesexceptionnellesdechantier,etc.),depression horizontaleinduiteparlachargeverticale,depressionhydrostatiqueextrieureduelaprsenceventuelledunenappe phratique, du poids propre du tuyau et celui de leau vhicule, etc. -la tnue lagressivit chimique intrieur et extrieur et la capacit hydraulique ; -le comportement au regard de lenvironnement gologique et de lvaluation des risques gotechniques, -les facilits dexcution, dexploitation, daccessibilit et de raccordement, -les cots dinvestissement et de fonctionnement, etc. I.3.1/- Elments principaux du rseau de canalisation Les principaux lments constitutifs dun rseaux deaux uses, en fonction de la nature du systmes sont les suivants : Tableau : Elments constitutifs dun rseau de collecte deaux urbaines. (extrait de [VALIRON, 94]). Type de rseaux Ouvrages constitutifs UnitaireEaux pluviales Eaux usesPseudo-sparatif Conduites en charge (force) Conduite de refoulement Bouche dgout++NN Grille de la bouche dgout++ Chemine daration++ Regard daccs latral++ Regard de visite+++N Regard de dcantation++N Regard dexploitation++ Regard de jonction++++ Regard dtanchit++++ Regard de faade++++ Regard de ventilation++++ Cours deau interception bas Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 10 Regard de chasse++ Ouvrages de branchement++++NN Fonte dassainissement et de voirie++++ Collecteurs++++NN Canalisations++++NN Siphons***** Vannes****++ Dgrilleur statique****+ Dgrilleur mcanique****+ Dshuileur - dgraisseur++ OD Chambre dexploitation+++ OD pige sable++N* OD dessableur++NN* OD chambre de dessablement++NN+ Bassin de retenue**NN* Dversoir dorage++ Rgulation hydraulique++++ Dbouch en milieu naturel++NN** Dispositif de mesures++++++ Lgende symbole : + = types de rseau o ces ouvrages sont ralisables* = implantation selon tude spcifique du cas N = types de rseau o ses ouvrages sont exclusOD = lments de lOuvrage de dessablement Lesouvragesprincipauxdesrseauxdeauxusessontidentifiablesenfonctiondelanaturedesmatriauxquiles constituent et de leurs formes gomtriques ; cest ainsi que lon peut avoir des tuyaux section circulaire, des tuyaux sections ovode et des ouvrages profil particulier. I.3.1.1/- Les tuyaux section circulaire Ils sont les plus couramment utiliss. Les matriaux qui les constituent peuvent le bton, le fibro-ciment sans pression, la fonte ductile, le grs ou les matires plastiques. 1.Les tuyaux en bton Lebtonutilispourralisercetypedetuyau peut tre arm ou simple. Les tuyaux en bton arm dacier (de maille carr de 15cm maximum) sont les plus rsistants la rupture et ont une longueur ne dpassant pas 2m ; ces tuyaux sont envisagspourlescanalisationsdediamtresrelativementimportants.Lestuyauxenbtonsimple(ounonarm) noffrentpasdegrandsdiamtresparcequilssontpeutrsistantsetleurruptureestparfoisbrutal.Letableauci-dessous,extraitde[AFEE,87]prsentelesrsistanceslarupturedesdiffrentesclassesenfonctiondesdiamtres nominaux des canalisations et la nature du bton. Tableau :Chargederupturelcrasement(RendaNB/m)etEpaisseurdelaparois(eenmm)destuyauxcirculairesenbton. [AFEE, 87], pp 40 41. SERIE 60SERIE 90SERIE 135 Bton simpleBton armBton simpleBton armBton simpleBton arm Diamtre nominal (mm)R (daN/m) e (mm)R (daN/m) e (mm)R (daN/m) e (mm)R (daN/m) e (mm)R (daN/m) e (mm)R (daN/m) e (mm) 150190027240027320027 200200030250030350032 250210036260036380040 300220045270045405048405037 400280050360052380043540060540045 5003500604000504500654500506750706750053 600410070430056540080540058810085810062 8005000854900687200105720074108001301080080 100060008090009013500100 12007200921080010516200120 140084001051260012018900140 150090001131350012820250148 160096001181440013521600155 1800108001301620015024300170 2000120001401800016027000180 2200132002001980020029700200 2500150002252250022533750225 2.Les tuyaux en fibro-ciment Les matriaux des tuyaux en fibro-ciment sont constitus dun ensemble amiante ciment de haute rsistance. Lamiante est un silicate de magnsium et le ciment utilis est du type Portland. La longueur commercialisable de ces tuyaux est de 3m. Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 11 Tableau : Charge de rupture lcrasement (R en daNB/m) et Epaisseur de la parois (e en mm) des tuyaux circulaires en fibro-ciment. [AFEE, 87], pp 42. Srie 6000Srie 9000Diamtre nominal (mm) R (daN/m)e (mm)R (daN/m)e (mm) 10017008 12517008 15017008 20019009 250225012 300270014,5 400280016360019,5 500350020450024,5 600410024540029 800500032720039 100060004090049 12007200481080058 3.Les tuyaux en fonte ductile Cette catgorie de tuyaux est trs rsistante aux variations de pressions et supporte mieux les coups de bliers. La fonte ductile est un alliage ferreux coul qui contient plus de 3% de carbone et possde de trs hautes qualits mcaniques. Ils rsistent mieux la traction, aux chocs, limportance de lallongement et llasticit. Ils offrent en outre une bonne tanchit et sont recommands pour des travaux difficiles ou hauts risques. Tableau :Hauteursdecouverturesmaximalesetminimalesenfonctiondudiamtredestuyauxenfonteductile. [AFEE, 87], pp 43. MaximalesMinimalesDiamtre nominal (mm) sans charge roulantesavec charges roulantesavec charges roulantes 15020.620.60.30 20011.811.80.40 2508.98.90.50 3007.77.50.55 4007.06.60.60 5006.56.10.65 6006.25.70.65 8005.95.40.65 10004.63.80.90 4.Les tuyaux en grs Legrsestcomposdargilesetdesablescuitshautetemprature(environ1250C).Ilsagitdoncdunmatriau rfractaire. Les tuyaux en grs sont recommands dans des zones industrielles et offrent une faible perte de charge du fait de leurs parois lisses. Tableau : Charge de rupture lcrasement (R en daNB/m) et Epaisseur de la parois (e en mm) des tuyaux circulaires en grs. [AFEE, 87], pp 44. Srie NormaleSrie renforceDiamtre nominal (mm) R (daN/m)e (mm)R (daN/m)e (mm) 100280015 125280016 150280017 200280020400030 250300022450033 300320024500036 400360029600044 500400035600052 600400039700059 800400045700068 1000400051 5.Les tuyaux en matire plastique IlsagitdestuyauxenPVCouenpolythylnehautedensit.LesPVCfontpartiedesthermoplastiquesquiontla propritdenepassubirdetransformationchimiquesousleffetdelachaleur,maispluttdestransformations physiques rversibles. Les tuyaux en PVC sont de couleur noire ; ils noffrent pratiquement pas de rupture lors des tests Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 12 lcrasement. Leurs longueurs de commercialisation varient entre 4 et 12m. Les tuyaux en polythylne haute densit donnentdebonnesqualitsphysiquesetmcaniqueslorsdestestslcrasement.Ilssontcommercialissdes longueurs de 6m. Tableau :Chargesdovalisation15%(RendaNB/m)etEpaisseursminimalesdelaparois(eenmm)destuyaux circulaires en PVC et polythylnes, en fonction de leurs utilisations. [AFEE, 87], pp 45. Tuyaux en polychlorures de Vinyle Utilisation pour refoulement et collecteurs spciaux Utilisations pour branchements Utilisations : collecteurs pour coulements libres Tuyaux en Polythylne Haute densit Diamtre nominal (mm) R (daN/m)e (mm)R (daN/m)e (mm)R (daN/m)e (mm)R (daN/m)e (mm) 11014003.023104.2 12517003.026254.8 16021003.516003.233606.2 20032404.718003.942007.7 25043206.022504.952509.6 31553107.528356.2661512.1 40069109.624006.4840015.4 500907012.230007.71050019.2 I.3.1.2/- Les tuyaux section ovode Cettecatgoriedetuyauxavaittdveloppequandlancessitdutiliserdescanalisationsdegrandsdiamtres (>60cmpouvantatteindre les valeurs de 2m) sest impose. Les tuyaux section ovode sont gnralement construits enbtonarmouenbtonsimpleetleurlongueurutilenedpassepasgnralement1m.Ilsoffrentunebonne rsistance la rupture. Les essais de rupture sont faits en appliquant sur la gnratrice suprieure du tuyau une pression de 0,5 bar pendant une heure.Tableau : Charges de rupture lcrasement (R en daNB/m) en fonction du diamtre des tuyaux et des caractristiques des matriaux utiliss. [AFEE, 87], pp 47. Bton armBton simpleHauteur du tuyau ovode (cm) Diamtre du tuyau circulaire correspondant (cm)Srie 1 (OVO-A1)Srie 2 (OVO-A2 Srie 3 (OVO-B) 10080520078005200 1301006900104006900 1501207800117007800 180140920013800- 2001501000015000- I.3.1.3/- Les tuyaux profils particuliers Ilsagitdesouvragesdegrandesdimensions,quisontgnralementvisitables.Onendistingueplusieurstypes dpendant des utilisations : 1.les collecteurs ordinaires cuvette permettent un bon coulement des eaux ; 2.les gouts cuvettes et banquettes permettent la circulation du personnel dentretien et le passage dautres rseaux techniques (deau potable, de tlphone, etc.) ; 3.lescollecteurscuvetteetbanquettesontutilisscommerseauprimaireoustructurant ;ilspermettentenoutre une circulation aise avec des engins de curage ; 4.les missaires dvacuation sont utiliss pour desservir les stations dpuration loignes ; ce sont des ouvrages non visitables qui sont souvent prcds de bassins de dessablement ; 5.les galeries de dversoirs dorages ont pour but dvacuer un flot important deffluent sous une faible hauteur. I.3.1.4/- Les types de joints de raccordement des tuyauxLesjointsderaccordementsontutilisspourassurerltanchitdesjointuresdestuyaux.Ilssontgnralementen caoutchouc, mais on utilise parfois des joints en mortier de ciment pour les tuyaux en bton. Ils sont conus de manire pouser parfaitement les formes et les contours intrieurs des canalisations. De mme que les tuyaux sur lesquels ils sontfixs,lesjointssontgalementsoumisauxsollicitationsphysiques(mouvementdescanalisations)etchimiques (lies aux effluents). Selon le type de tuyaux et la nature du matriaux qui les composent, on distingue plusieurs types de joints : 1.pour les tuyaux en bton (arm ou non), il est recommand dutiliser des joints en lastomre. La mise en uvre de ce type de joint se fait par embotement et compression de lanneau ; 2.pourlestuyauxenfibro-ciment,ilestconseilldutiliserdesjointsdetypeperfor.Leurmiseenuvresefait avec des manchons en amiante ciment ; Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 13 3.pour les tuyaux en grs, il est prescrit dutiliser, soit des joints manchon moul en polypropylne, soit des joints lvres en Noprne, soit enfin des joints double anneaux en polyurtane ou en polyester ; 4.pourlestuyauxenmatiresplastiques,ilfaututiliser,soitlesraccordsparembotementetserrage,soitalors lassemblage par colle de rsine thermodurcissable. I.3.2/- Les ouvrages spciaux ou annexesLes ouvrages spciaux encore appels ouvrages annexes sont des lments trs importants du rseau qui concourent au bon fonctionnement du systme. On peut les regrouper en trois grandes classes, savoir : 1.les dispositifs de branchement particuliers : ils sont constitus des siphons dconnecteurs et des botes graisse. Lessiphonsdconnecteurssparentlerseaupublicdesinstallationsprives.Lesbotesgraisseoubacs dshuileurs sont utiliss en aval des installations industriels raccordes au rseau public. 2.lesouvragesnormaux :ilsagitdesouvragespermettantlesraccordementsdesgroupesdusagersaurseau dgout.Onpeutciterdanscegroupe,lescaniveauxquitransportentleseauxjusqulabouchedgout,les ouvrages servant de branchement des bouches dgout aux rseaux, les chemines de visite, etc. 3.les ouvrages spciaux : ils sont constitus des dispositifs de ventilation (tampons de regard, chemine daration), desrservoirsdechasse(servantviterlesdpts),lesbassinsdedessablement(quipermettentdepigerles groslmentslentredesbouchesdgout),lesdgrilleurs(pourretenirlescorpsplusoumoinsvolumineux toutenvitantladcantationdelamatireorganique),lesdversoirsdorage(pourrgulariserlesdbitsdeau pluviales),lesbassinsdestockage,lespostesderefoulementouderelvement(pourfairefranchirlesobstacles particulierspendantleparcoursoupourreleverleseauxenttedesstationsdpuration),lespostesdemesure des dbits deaux uses et des flux polluants, etc.La station de relevage et de refoulement permet dadapter le transport des eaux uses et eaux pluviales la topographie ou aux conditions de rejet des effluents au milieu naturel pendant les crues. Dans cet ouvrage, leffluent suit, de lamont verslaval,lecheminementsuivant :dgrilleursdessableurbchesdepompage.Lesdispositionsprendreen compte pour faciliter lexploitation dune station de relevage et de refoulement sont entre autres : -la forme de fonds de la bche pour viter les zones deaux mortes propices aux dcantations ; -la commande du dmarrage et darrt des groupes assurs de manire automatique ; -le reportdune part du trop-plein lamont de la station pour viter lencrassement de la bche daspiration en cas de pannes prolonge et dautre part, du dgrillage lamont de la station pour faciliter linspection et le nettoyage des grilles ; Le choix de lune ou lautre solution dpendra des tudes conomiques dopportunit. II/- METHODOLOGIE DE DIMENSIONNEMENT DES RESEAUX DE COLLECTE DES EAUX USEES Lamatrisedesfluxdeauxusesestlagarantiedunebonneconceptiondesrseauxdecollecteadaptsaucontexte socio-conomique,cultureletenvironnementaldelalocalitconsidre.Lamatrisedesfluxassurentdoncunbon dimensionnementdesrseaux,lescalculsdersistancedurseauxauxapportsexceptionnels,larationalisationdes cots(investissements&exploitation)etlascuritdupersonneldentretienetdesusagersriverains.Lapriseen comptedesprvisionsdvolutionsspatialesetdmographiquesdelalocalitconcernenestpasaise,maispermet dviter les risques de sur-dimensionnement ou de sous-dimensionnement. Le sur-dimensionnement est la cause dune mauvaise apprciation de lvolution urbaine de la localit considre. Il se caractrisepardesfaiblesvitessesdcoulementduesaufaitquelesquantitsdeaucoulessontinfrieures lutilisationnormaledelacanalisation.Lesmanifestationdusur-dimensionnementsontlaugmentationdesdptsen canalisationcausedunonrespectdesconditionsdautocurage,lesrisquesaccrusdobstructiondescanalisation,de fermentationanarobiesavecdgagementdodeursnausabondes,decorrosionrapidedestuyauxetdescotsde ralisationlevs.Lesous-dimensionnementsetraduitparlincapacitdesrseauxpouvoirvhiculerleseauxdes priodesdepointe.Celasemanifestegnralementpardesrefoulements,desfuitesenrseau,descassuresoudes dbordements. Lascuritdurseaudecollectedeseauxusesestundesobjectifsmajeursrecherch.Cettescuritdoittre rechercheselonledoublesoucisderationaliserlesinvestissementetdeprotgerlenvironnement.Cependant,cette scurit est compromise pour plusieurs raisons, telles que : 1.lesconfusionslorsdesbranchements,parinadvertanceouparintentiondefacilitation :lerseauinternedeau uses peut tre raccord sur le rseau deaux pluviales, et vice versa (cf. phnomne deaux parasite). Au niveau du branchementparticulier,ilestparfoisoublidassurelaventilationetlarationdesbranchementsdeauxuses. Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 14 Uneautreerreurcompromettantlascuritdurseauconcernelesrejetsdeseauxindustriellessanstraitement pralable ; 2.lexcution de branchements endommags et les malfaons diverses, du fait de lutilisation de tuyaux inadapts, de la prsence de branchements faisant saillie dans le rseau principal, des branchements contre sens, de la mauvaise mise en uvre des matriaux, de labsence de ventilation ou de regards de visites appropris, etc. II.2.1/- Aspect gnraux Quelques dfinitions prliminaires -Taux de restitution (tr) : la quantit deaux uses effectivement rejetes dans le rseaux de collecte rapporte la quantittotaledeaudistribueouconsommesdansuneparcelledonne ;lvaluationdutauxderestitution ncessitedoncdematriserlesquantitsdeauutilisesenfonctiondesusages(bain,toilette,boisson,cuisson, lessive, vaisselle, arrosage jardin, lavage vhicule, nettoyage parking, etc.). Le taux de restitution (exprim en %) est valuer afin de tenir compte de ce que les eaux darrosage des jardins, de lavage des parkings et de voiture, etc., se retrouvent le plus souvent dans le rseau dvacuation des eaux pluviales. -EquivalentHabitant(EqH) :cestunparamtrepermettantdassurerunehomognitentredunepart,les rejetsdesdiffrentstypesdactivitssocio-conomiquesetculturelles(hpitaux,industries,htels,coles, administration,marchetcommerce,glise,mosque,etc.)etdautrepart,lesrejetsmoyenquivalentun habitant dans la localit considre ; -Coefficientdepointe(Cp) :ilsagitdudbitmaximalrapportaudbitmoyendelajournedelaplusforte consommation lhorizon de ltude. La formule suivante est couramment utilise pour exprimer le coefficient de pointepartirdudbitmoyendanslaconduite :Cp=(a+bxQm-1/2),oa=1,5estlalimiteinfrieurenepas dpasser quand Qm tend vers linfini, et b=2,5 est un paramtre introduisant la valeur de la croissance exprime lors que Qm tend vers 0. Il existe cependant dans la littrature des valeurs de Cp dpendant du type des eaux uses ou de la position de la conduite. Ainsi, pour les eaux uses domestiques, les valeurs moyennes de Cp sont de 1,71 et 2,4 ;parrapport la position du tronon, Cp est gale 3 si on se trouve en tte du rseau, et Cp est gal 2 proximit de lexutoire. -Pente pizomtrique,encore appele pente motrice ou perte de charge par unit de longueur, est la pente de la lignepizomtriquequidoitresterentouspointsau-dessousduniveaudusolafindviterledbordementdu rseau. -Pointcaractristique,suruntrononsectionconstante,estlepointolapentemotriceestgalelapente motricemoyennepourlensembledutronon.Ilestconventionnellementadmisquelepointcaractristiquesitue aux5/9medelalongueur du tronon (pour les canalisations de tte ne recevant aucun apport lorigine) sinon,au 5/10me partir de lamont ; cette hypothse vient de ce que le dbit crot comme la puissance de la longueur. -ConceptdePleineSection :ilsagitdunconcepttablienraisondelafaiblevariationdudbitdanune canalisation au-del des 8/10me de sa hauteur (pour les tuyaux section circulaire) et au-del des 9/10me (pour les tuyaux de section ovode) Le dimensionnement des rseaux deaux uses passe par la connaissance des dbits deau vacuer. Dans la pratique, les dbits sont en gnral valus sur la base de la consommation globale de leau dans la localit considre, au jour de la plus forte consommation de lanne rapport lunit habitant sur une priode de 24 heures. Pendant cette phase dvaluation,ilestncessairededistinguerleseauxusesdomestiquesdeseauxusesindustrielles.Deuxmthodes permettent dvaluer la consommation totale deau dans la localit, savoir : -le dpouillement des registres de consommation particuliers pour valuer le volume rellement distribuer chez les abonns ; -la mesure du volume brut de leau produite au niveau de la station dexhaure, en dduisant les pertes de charge en rseau.Cettederniremthodecomporteassezderisques,notammentlanommatriseparleprojeteur,des phnomnes de perte des charges en aval du point dexhaure pendant la distribution. Lors des calculs des rseaux, lvaluation de la quantit deaux uses collecter dpende de deux valeurs extrmes : 1.le dbit de pointe davenir, permettant le dimensionnement des sections de canalisations en systme sparatif ; 2.ledbitminimal,permettantauxcanalisationsdepouvoirsauto-curer(lavitesseminimaledentranementdes dpts en canalisation valeur extrme 0,5 m/s 0,7 m/s). Lvaluation de ces dbits maximaux ncessite de prendre en compte les facteurs suivants : -les perspectives de croissance dmographique de la localit : pour cela il faudra bien analyser les statistiques dmographiques ; -les perspective de croissance spatiale de la localit : le projeteur devra se rfrer aux projections des Schmas Directeur dAmnagement Urbain (SDAU) et des Plans dOccupation des Sols (POS) de cette localit ; Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 15 -lvolution probable de la consommation deau en fonction des types de tissus rencontrs et leurs tendances de dveloppement ; Les sources deaux uses sont les mnages, les quipements collectifs publics et municipaux et les eaux parasites. Lvaluation des dbits selon les sources de production identifies seffectue de manire pouvoir dterminer le dbit moyen annuel et le dbit dheure de pointe de temps sec. Pour cela, le projeteur devra sappuyer sur les donnes telles que : les facturations deau potable domestique, industrielle et municipale (autre que lespace vert), les consommations (mnagres et industrielles) sur captage priv, letauxderaccordementaurseaudgoutetletauxderetourlgoutdesquantitsconsommes(pourles abonns raccords aux rseaux dgout), les coefficients de pointe journalire et horaires dtermins en fonction des statistiques de production. Remarque : les eaux parasites, dfaut dtre mesures, sont comprises entre 0,05 et 0,15 litres/s/ha. Ainsi, pour une densit moyenne de 100 habitants/ha, le ratio deaux parasites pour stablir entre 16 et 47 m3/an/hab. II.2.2/- Etapes mthodologiques La dmarche de calcul des rseaux deaux uses suit gnralement les cinq phases suivantes : 1.lidentification et le calcul des donnes de base, 2.le calcul des dbits de projet, 3.le calcul des sections douvrage parti des dbits de pointe davenir,4.la vrification dauto-curage du rseau, 5.la rsolution proprement dite du projet. Lorganigrammeci-dessousprsenteladmarchesuivrepourledimensionnementdesrseauxdecollectedeseaux uses. 1.lidentification et le calcul des donnes de baseLes travaux prliminaires effectuer dans cette phase, selon lordre chronologique, sont les suivants : dlimiter la zone dtude en sous-bassins hydrologiques principaux tant au point de vue consommation deau que du point de vue taux de restitution ; tracerlossaturedurseau,ensappuyantautantquefairesepeutsurlerseaudevoirie,enfonctiondes contraintes telles que la topographie du site et le rseau hydrographique existant ; tracerlerseauproprementditensebasantsurlossatureci-dessusetlapositionduoudesstationsdpuration prvuesceteffet ;cetracseraguiderparlesoucisdefaciliterlesbranchementsparticuliersdesusagerset limpratif dun coulement gravitaire des eaux uses vers la station dpuration ; lissue de cette phase, relever trononpartronon,lalongueur,lescoteduterrainnaturel(Ztn,amontetaval)etensuite,calculerlapente moyenne du terrain naturel (en m/m) ; rpartir les abonns dans la zone dinfluence de chaque tronon en tenant compte des projections de croissance des abonns lhorizon du projet et des taux de raccordement prvus par tronon ; valuerlesparamtresclsquesonletauxderestitutiondeseauxusesaurseau,lecoefficientdepointepar tronon, la taille des mnages, le nombre dquivalent habitant par activit socio-conomique et culturelle ; fixeroucalculerlediamtreminimum(minenmm),laprofondeurminimaledestranches(Penm),quiestla hauteurderecouvrement(remblaidutuyau)ajouteaudiamtreextrieurdutuyau,lachargeadmissibledans chaqueconduite(H),quiestladiffrencedeniveauentrelagnratriceinfrieuredutuyaudesortiedu branchement particulier et la gnratrice suprieure de la canalisation du rseau sur laquelle est raccord ce tuyau ; en gnral, P et H et min sont fixs. 2.le calcul des dbits de projet :Il sagit dvaluer les dbits moyens actuels dans chaque tronon, les dbits de pointe actuels dans chaque tronon et les dbits de pointe davenir lhorizon du projet dans chaque tronon. Le calcul des dbit se fait toujours de lamont vers laval. Trois approches permettent de calculer les dbit en route dans un tronon donn. Il sagit : Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 16 la mthode de calcul des dbit par unit de surface dinfluence (Qm en l/s/ha). Qmi = (CxDxSxq0)/86400 o C reprsente le taux de rejet, q0 la consommation spcifique deau (en l/j/hab), D = la densit dhabitation (hab/ha) et S = la surface dinfluence du tronon (ha) la mthode de calcul des dbits par unit de longueur de la conduite (Qm en l/s/ml) Qmi = (Cxlxq0)/Lx86400 o C reprsente le taux de rejet, q0 la consommation spcifique deau (en l/j/hab), L = le linaire total de la canalisation dans la zone considre (ml) et l = la longueur du tronon considr (ml) la mthode de calcul des dbits par unit de longueur de branchement (Qm en l/s/N) ledbitmoyenderouteduntrononidonnestgaleaudbitmoyenlasortiedecetronon(qmsi),oualors la moyenne arithmtique des dbits moyens lentre et la sortie du tronon i Qmi = (CpxNi*xqm)ou bien Qmi = (Qmei + Qmsi)/2 o Ni* reprsente la somme des branchements amont du tronon (Namont) et des branchement spcifique de ce tronon (ni), qm est le dbit moyen deau uses par branchement (l/s/hab), Cp = le coefficient de pointe par branchement calcul selon la formule ci-dessus, Qmei = dbit moyen lentre du tronon i, Qmsi dbit moyen la sortie du tronon i et Qmi est le dbit de dimensionnement du tronon i. 3.le calcul des sections douvrage parti des dbits de pointe davenir Cetravailsefaittrononpartronon,ensappuyantsurlesdonnesdebasesuivantes,relativeschaquetronon : longueur,coteduterainnaturelamontetaval,penteduterrainnaturel(Jtn),pofondeurinitialedestranches,dbit moyen du troon, dbit de pointe actuel, dbit de pointe davenir. La formule gnralement utilise est celle de Manning Strickler selon laquelle : Q = S x VV = Ks J1/2 R2/3(1)o S est la section de la canalisation (en m), KsestlecoefficientdeStricklerdpendantdelanaturedescanalisation,deseffluentsetdesjoints ;dansla pratique, Ks appartient lintervalle [70, 100] selon la nature du matriaux du tuyau ; pour un tuyau en PVC, Ks est gal 90. J est la pente hydraulique (en m/m) et R est le rayon hydraulique (en m). Dans certains cas, on utilise la formule suivante tablie par Ganguillet Kutter : Q = S x VV = [ N x R / (R + D)1/2](2)o N = [(23 + Ks + 1,55.10-3 / J) x (J)1/2] D = [(23 + 1,55.10-3 / J)] / (Ks) Dans le cas des coulements en pleine section, la formule (1) se traduit par les relations suivantes :Vps = Ks J1/2 (D/4)2/3(3)vitesse dcoulement en plein section (tuyau circulaire) Qps = Vps x S = [(Ks / 45/3) J1/2 D8/3](4)dbit en plein section (tuyau circulaire) De lexpression (4), on peut tirer les relations suivantes : Qps (J, D) = 0,31x Ks J1/2 D8/3](5)Dbit plein section correspondant J et D ; Dps (Q, J) = [Q / (0,31x Ks J1/2 )]3/8(6)Diamtre thorique pleine section correspondant Q et J J* (Q, D) = [Q / 0,31x Ks D8/3]2(7)Pente hydraulique pleine section correspondant Q et D H0 = (J* - Jtn) x L(8)Charge dans la conduite Jtn = H/L(9)charge admissible Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 17 Les principales tapes suivre sont les suivantes : i.Calculdespentesminimales(JmaxouJH),connaissantlesdbitsdeprojetdanschaquetrononavecune vitesse minimale dcoulement pleine section et le diamtre minimal admissible. Pour un tuyaux circulaire, la vitesse (Vps) et le dbit Qps dcoulement en pleine section sont calculs partir des expressions ci-dessus ;ii.Dtermination des diamtres des tronons de canalisation : la dmarche, schmatise par lorganigramme ci-dessous,estitrativejusqucequecertainesconditionssoientsatisfaites ;lesformulesutilisessontcelles prsentes en sappuyant sur les donnes de base calcules plus haut. 4.lavrificationdauto-curagedurseau3 :pleinesectionoudemisection,unecanalisationdoitassurerune vitesse dcoulement de 0,7 m/s et lextrme rigueur 0,5 m/s ; pour un remplissage aux 2/10me du diamtre de la canalisation, la vitesse dcoulement doit tre au moins gale 0,3m/s ; le remplissage de la conduite au moins aux 2/10medoittreassurerpourledbitmoyenactuel.Lavrificationdecesconditionssefaitdoncpartirdes paramtrescalculssuivant :dbitpleinesection,vitessepleinesection,vitessederemplissageau2/10medu diamtre, dbit de remplissage au 2/10me du diamtre et dbit moyen actuel ;5.larsolutionproprementditeduprojet :ilsagitdecalerlerseauxenfonctiondescontraintesrencontres (topographie, etc.), et ensuite de choisir tous les quipements devant constituer le rseau. En fonction des rsultats de ltape ci-dessus, cette opration consiste calculer la cote du radier amont (Zramont en m), la pentes des collecte (J en m/m), la cote du radier aval (Zraval, en m), et les paramtres complmentaires dtermins partir des abaques correspondants (Qps, Vps, rq, rv, rH, H). i.Cote du radier amont (Zramont) 3 Les conditions dauto-curage sont satisfaites dans les ouvrages en y des vitesses de 0,6m/s pour les 1/10me du dbit pleine section et de 0,3m/s pour les 1/100me du mme dbit. Ces valeurs obtenues avec des vitesses de pleine section de 1m/s sur les canalisations circulaires et de 0,9m/s pour les canalisations ovodes. Cependant, il faut galement vrifier que la vitesse dcoulement ne dpasse pas les 3 4m/s pour viter les dgradations des joints des ouvrages et assurer en mme temps la scurit des ouvrages et du personnel dentretien. Calcul des dbits de projet Calcul des sections douvrage Vrification dauto-curage du rseau Rsolution proprement dite du projet Identification et le calcul des donnes de base FIN Modifications : pente minimale, ou diamtres possibles, autres paramtres. DEBUT Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 18 ii.Evaluation de la Pente (J) du collecteur, de la Cote du radier aval (Zraval) et des paramtres complmentaires (Qps, Vps, rq, rv, rH, H). II.2.3/- Autres considration ncessaires Lapriseencomptedescaractristiquesdusoldevantservirdesupportdurseaudecollectedeseauxusesesttrs importantes avant lexcution des travaux proprement dite. En effet, la nature des sol a souvent t mise en cause dans les principaux problmes que rencontrent les canalisations. [VALIRON, 94] : les phnomnes tels que les glissement de terrain, laffaissement et leffondrement, les entranement hydrauliques des matriaux fins, les tassements diffrentiels dusolenvironnant,legonflementetlesretraitsdesargilesraidesposentdnormesproblmesaprslexcutiondes Prendre Zramont = Zraval du tronon avalCalculer Zramont = Ztn P o P = p + est la profondeur de la tranche, et p est la profondeur de recouvrement du tuyau (>50cm) Aller ii Oui Non DEBUT Y a-t-il des tronons en amont ? Nombre de tronons amonts = 1 ? Oui Non Prendre Zramont =Min (cote des radiers des tronons avals) Calculer : J = Max [Jtn, JH ] Calculer : J0 = [Zramont (Ztnaval P)]/L puis : J = Max [JH, J0] Calculer : Zraval = Zramont - LxJ Oui Non DEBUT Zramont = Z P ? Evaluer et calculer les paramtres complmentaires : (Qps, Vps, rq, rv, rH, H). (cf. Abaques correspondants) Dessiner les diffrents profils du rseau en y localisant les ouvrages spciaux du rseau FIN Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 19 travaux.Enconsquence,ilestfortementrecommanddeffectuerpendantlaphasedeconception,destudesde reconnaissance des sols boucles par un rapport gotechnique. Ces tudes doivent tre couples la connaissance des rgimesdesaquifresafindemieuxvaluerlesrisquesgotechniquesethydrogologiquesetdorienteren connaissance de cause limplantation dfinitive du projet et le choix raisonnable des dispositions constructives. Lorganigrammeci-dessous(adaptde[VALIRON,94],pp.510),proposelesprincipalestapessuivrelorsdela ralisation des tudes gotechniques. Phase 1 : Enqute sur le sol DEBUT Existence de problmes gotechniques ? Elaboration de lAvant Projet Sommaire (APS) Elaboration de lAvant Projet Dtaill (APD) Phase 2 : Reconnaissance gotechnique qualitative ou semi-quantitative Existence de problmes spcifiques de Mcanique des sols ? Phase 3 : Etudes spcifiques Oui Non FIN Oui Non Elaboration de lAvant Projet Sommaire (APS) Donnes gotechniques suffisantes ? Oui NonFigure : Organigramme des tudes gotechniques. (extrait et adapt de [VALIRON, 94]. pp 510.) Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 20 III/- EXECUTION ET EXPLOITATION DES OUVRAGES DE COLLECTE DES EAUX USEES III.1/- PREPARATION DU CHANTIER Lexcutiondestravauxpourlamiseenplacedesrseauxdecollectedeseauxusessuitlesrglesminimalesdes chantiersdegniecivil.Untelchantierdoittregrdemanirerationnelleafindvitertoutdommagesurle personnelrecrut et sur les riverains et leurs biens. Il est ainsi ncessaire avant lexcution des travaux dorganiser le chantier,dimplanterlesplaquesdesignalisationetdedlimiterlempriseduprojetpourvitertoutecirculation pendant le droulement du projet. Pour garantir la scurit des biens et des personnes, il est recommand de respecter les cinq principes de bases suivants [VALIRON, 94], pp727 : 1.leprincipedadaptation,quiassurelascuritdesusagersetdupersonnelsanscontraindreexcessivementla circulationpublique ;lentrepreneurdoitprendretouteslesdispositionsncessairespourassurerlaccsaux proprits riveraines et aux voies publiques transversales ; 2.leprincipedecohrencequirequiertdenepasavoirdesindicationcontradictoiresentrelasignalisation permanente existant avant le projet et la signalisation temporaire due au projet ; on recommande masquer si besoin la signalisation permanente et ne conserver que la signalisation du projet ; 3.leprincipedevalorisationconsisterendrecrdiblelasituationannonceparlesplaquesdechantiersaux usagers ; linformation des usagers, sur le but du projet, la dure probable des travaux est importante. 4.le principe de concentration permettra dviter linstallation de plusieurs panneaux un mme endroit ; 5.leprincipedelisibilit,indiquederduireetdesimplifieraumaximumlesindications ;pourcela,ilest recommand dutiliser les matriels de signalisation de dimensions normalises, bien entretenus et placs dans des lieux visibles et non soumis des intempries (vents, mobilits, etc.). Toujours dans le cadre de lorganisation du chantier avant le dmarrage des travaux, outres les aspects scuritaires ci-dessus,ilfaudraveillerlaprotectiondestravailleursintervenantdansleprojet.Lesaccidentsdetravailne manqueront jamais dans un chantier dassainissement : les risques de chute de plain pied, de contusion, de foulures, etc. sont frquents. Avant le dmarrage des travaux, il faut sensibiliser le personnel affect au projet aux problmes de scurit et des mesures prventives prendre en cas daccidents. A la suite de cette sance, il faut munir le personnel dquipements de scurit (bottes de scurit, casques, gants, lunettes, etc.). Une assurance auprs des agences agres serait ncessaire au bout du compte. III.2/-ETAPESMETHODOLOGIQUESPOURLEXECUTIONDESOUVRAGESDECOLLECTEDES EAUX USEES Avantlexcutionproprementditedestravauxsurleterrain,ilestimportantdeprocderdabordlarception,la vrification, la manutention et le stockage de tous les matriaux qui vont tre utiliss dans le chantier. Ces vrifications porteront sur les qualits des produits livrs, le contrle de lintgrit, le marquage ou la conformit aux spcifications des cahiers de charges. Les principales tapes dexcution des travaux sont les suivantes : 1.choixdelemplacementdurseau :dunemaniregnrale,lescanalisationsdeauxusessuiventleprofildu rseaudevoirie.Surleschaussesdepetitesdimension(emprisesgnrale 1m ; hauteur de rtention de la couche flottante au-dessus de leau dans la fosse = 20 25cm ; temps moyen de rtention des effluents dans la fosse = 5 jours ; volume minimal de la fosse : de 1,5 2m3 ; volume additif pour chaque supplment de 2 personnes dans le mnage = de 0,4 0,5 m3. Il existe plusieurs mthode de dimensionnement de la fosse septique toutes eaux . Nous en citerons : la mthode Franaise si Fosse eaux vannes : Vu= 2m3 pour un logement de 2 3 pices principales = 3m3 pour un logement de 4 6 pices principales = 3m3 + 0,5 (ou 0,75)m3 par pice supplmentaire. si Fosse toutes eaux Vu= Double des volumes prcdents. la mthode Belge si Fosse eaux vannes Vu = 300 l/hab./jX Nusi Nu est infrieur ou gal 11, Vu = 225 l/hab./jX Nusi Nu > 11, Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 39 si Fosse toutes eaux Vu= Double des volumes prcdents. la mthode Canadienne Elle est lie au nombre de chambres : Nombre de chambres Volume utile de la fosse (en litres) Nombre de chambres Volume utile de la fosse (en litres) Valeur de1Vu = 5003Vu = 750 2Vu = 6254Vu = 850 = 4,55 litres Soit, une incrmentation (ou majoration) denvironde 100 125 par chambre supplmentaire la mthode Anglaise Elle applicable pour les fosses septiques deux compartiments ayant une frquence de vidange denviron 2 3 ans, et une hauteur utile de 1,5m au minimum. Vu = 180 x Nu + 2000 Cas des fosses septiques destines aux quipements collectifs ou publics. La mthode canadienne est conseille dans ce cas. La dmarche pourrait tre la suivante : -On calcule la quantit totale journalire des rejets (Qtr en litres) : Qtr = q0 x Nu (ou q0 = rejet deaux uses par habitant (en l/hab./j) et Nu = nombre dusagers) -Si 1 900 l < Qtr > 5 700 l alors, Vu = 1,5Qtr -Si 5 700 l < Qtr < 34 200 lalors Vu = 4 300 + 0,75Qtr -Si Qtr > 34 200 l, alors Vu = Qtr Tableau : quantit unitaire des eaux uses rejetes par type dtablissement collectif. Type dtablissementQuantits rejetes (l/j/X)Type dtablissementQuantits rejetes (l/j/X) Hpitaux300 500/litInternat180 200/lve Casernes200 300/litThtres cinmas10/place Aroport50/emploiMagasin1 000/W.C. Htel240 300/chambrePiscine20/baigneur Restaurant20/placeUsines40 80/emploi Bar5/clientBureaux50/personne Camping500 1 000/placeEcole30 60/lve I.6/- Evacuation des effluents aprs la fosse septique Deux techniques sont courantes en Afrique : le puisard ( fond perdu ou tanche) et lpandage souterrain.Lapremirenestpasrecommandesurtoutlorsquelepuisardestfondperdu.Elledoitdailleurstredconseille dans les zones nappe deau souterraine peu profonde ou affleurante. Si le puisard est fond et paroi tanche, il faut ledimensionnerconvenablementpourquellepuisseabsorbertoutelaproductiondeseffluentslasortiedelafosse aprs une priode raisonnable avant la vidange. Cette solution est en outre trop coteuse pour des mnages revenus moyens.Lutilisationdespuisards(tancheounon)acependantdesavantages,parmilesquelsonpeutciterentre autres, la facilit de mise en uvre, la ncessit de peu despace, etc. La solution dvacuation des effluents issus des fosses septiques est consiste les disperser ou les pandre en dessous dusolnaturel.Elleestenvisageablelorsquelesiteprsentedesqualitsrequises(cf.critreplushaut).Cestune Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 40 solutionefficaceetrelativementsimplemettreenplacebienquencessitantunecertainerigueurdanslaposedes tuyauxdedistribution.Ellepermetdvacuerenmmetempsleseffluentsdanslesoletleurtraitementnaturelen utilisant les capacits dauto-puration du sol. Lpandagesouterrainestralisparlintermdiairedesdrainsrigides,rigoureusementmislhorizontaldanslebut dassurer une gale rpartition des effluents dans les tuyaux de distribution. Il peut se faire par tranches filtrantes, par lits filtrant ou par sols reconstitus.Dans les dispositifs par tranches filtrantes, les tuyaux de distribution, de longueur maximale de 30m, doivent avoir des diamtressuprieursougaux100mm,munisdorificesde5mmaumoins.Lestranchessurlesquelsreposentles tuyauxdoiventtregarniesdegraviers10/40,etavoirdesentraxessuprieursougaux1,5m.Leslongueursdes tranches sont tablies en situation dfavorable : on recommande de les dimensionner lorsque les terrains sont les moins absorbants et quand la nappe phratique est plus proche du sol. Le dispositif par lits filtrants est envisageable quand le sol est sableux et nautorise pas lexcution des tranches. A la diffrence du dispositif prcdant, la couche de gravier est continue entre les drains. Ledispositifparsolssolreconstitusestutilisquandlesolestimproprelpandagesouterrainenterrainnaturel : importancedelimpermabilit,insuffisancedelapermabilit,etc.Ainsi,onpeuttreamenremplacerlesol existantpardesmatriauxdepermabilitvoulue,quisoitconvenableetindiqu.Enempilantsurplusde1mdes matriauxfiltrantsdegranulomtriehomogneetbienventilspardescourantsdairascendant,onraliseainsiun filtrebactrienpercolateur.Lpaisseurdecesol artificiel doittresuprieure0,7m,aufonddunefouille denviron 1,5m de profondeur. Dans le cas des travaux en sols aquifres (nappes < 1m), on peut tre amen choisir un relvement de la zone dpandage avant la pose des tuyaux distributeurs. Tableau : Superficie utile et dispositions ncessaires. [VALIRON, 91]11. HydromorphieSol permable Coef K de Darcy 50050 mm/h Sol assez permable Coef K de Darcy 5020 mm/h Sol mdiocre Coef K de Darcy 2010 mm/h Sol trs peu permable Coef K de Darcy106 mm/h12 Sol bien drain, pas de nappe superficielle sensible 25mdelit,ou15m de tranches 25mdetranchesde 6075cmde profondeur(ou dfaut, 45m de lit) 40m de tranches de 60cm de profondeur 25mdetranchespeu profondes(50cm). Rserverunepossibilit dextension Sol moyennement drain, niveau hautde nappe (de 1m 1,5m) au-dessus du sol naturel 35mdelit,ou20m detranches60cmde profondeur 30mdetranchesde 50cm de profondeur 50m de tranches de 60cm de profondeur Sol assez mal drain, niveau hautde nappe (de 50cm 100cm) au-dessus du sol naturel tertredinfiltration couvrant 30m 30mdetranchesde 50cmdeprofondeur etdrainagedusous-sol(outertre dinfiltrationcouvrant 50m) 50m de tranches de 50cmdeprofondeur etdrainagedusous-sol(outertre dinfiltration couvrant 80m) Drainagedusous-sol(ou tertredinfiltration couvrant 120m) II/- LES OUVRAGES DASSAINISSEMENT AUTONOME A FAIBLE COUT : LES LATRINES AMELIOREES. Plusieursformesdelatrinesamlioresonttdveloppesdanslespaysendveloppement.Lesplusrpanduesen Afrique francophone ysont les latrines fosses ventiles (ou latrines VIP) et les latrines siphon (ou latrines chasse deau), dont nous faisons ci-dessous une description sommaire. 11 Ces rsultats sont tablis en climat tempr en admettant comme hypothses, un logement de deux chambres, avec fosse septique toutes eaux construit sur un sol de permabilit mesur par un test percolation niveau constant. 12 Pour K 2mm/h zonesruraleseturbaines ;zonede consommationdeauenrseaurelativement leve ;zonesdutilisationdeaupourle nettoyageanal ;zonesnappephratique relativementhaute(possibilitderelevagedes fosses). FonctionnementLatrinesfosseuniqueoudoublesfosses, recevantlesexcrtas,lesurinesetleseauxde nettoyage de la dalle. Superstructure unique ou compartimentsmultiples(casdes quipementssocio-collectifs)are,ventileet couvert dun toit. Fosseparoiconsolide(maonneriede parpaings,demoellons,debriquesstabilises, etc.), couverte dune dalle munie dune cuvette plateouavec chaise (enbton,en cramique,enPVC,etc.)reliunsiphon hydraulique(empchantlaremontdesodeurs etdesinsectes).Untuyaudeliaisonreliele siphonauxfossescouvertes.Lasuperstructure est unique et peut tre relativement distante des fosses. Avantagesabsencedemouchesetdodeurspossibilit devalorisationdesmatriauxlocauxcot relativement moins lev. absencedemouchesetdodeurspossibilit devalorisationdesmatriauxlocauxcot relativement lev, mais moindre que les fosses septiquespossibilitdtreconstruite lintrieur de la maison systme amliorable Type dentretienNettoyagequotidienduplancherDrainage deseauxparasites(eauxdetoilettecorporelle, eaux de pluie, eaux de cuisines, etc.) Vidange aprs 2 5 annes de fonctionnement. IDEM, sauf que la vidange de la premire fosse pleineseferaaprsdigestioncomplteet asschement des boues. II.1/- Paramtres de dimensionnement des volumes des fosses. A/- Cas des latrines VIP Paramtres fixer : 1.pour les fosses circulaires, le diamtre des fosses F, en m varie entre 0,9m et 2,0m ; 2.pour les fosses rectangulaires, la largeur et la longueur sont compris entre 1,0m et 2,3m ; 3.la revanche (hr) ou hauteur libre entre la dalle et le niveau haut des eaux dans la fosse ne doit pas dpasser 0,5m ; 4.lereposepiedontlesdimensionssuivantes :longueurde25cm30cm ;largeurde12,5cm15cmetpaisseur entre 1,5cm et 2cm ; 5.la dure de vie maximale de la fosse (avant vidange), est de 5 an ; La profondeur finale de la fosse est tablie partir de la relation : Hf = Hu + hr Le volume utile de la fosse se calcule par la formule suivante :Vu = Ta x Nu x Dv Le volume final a pour expression :Vf = Vu + vr Vu = volume final de la fosse (en m3), Vf = volume utile de la fosse (en m3), vr = volume de vide au-dessus du niveau deau (il est fonction de hr) (en m3), Hf = hauteur utile de la fosse (en m), Hu = hauteur utile des eaux uses dans la fosse (en m), Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 42 Ta = taux daccumulation de la boue dans la fosse (en m3/hab./an), Nu = nombre dusagers de la fosse (habitants), Dv = dure de vie de la fosse (en annes). B/- Cas des latrines chasse Aux paramtres ci-dessus numrs seront ajouts les suivants : 1.le tuyau de liaison (gnralement en PVC) a une longueur maximale de 15m, un diamtre de 100mm et une pente variant entre 20% et 30% ; 2.les dimensions (longueur et largeur) de la chambre de liaison entre le tuyau de liaison et le siphon hydraulique sont choisies entre 0,2 et 0,5m ; 3.le diamtre de la fosse ( )circulaire ne doit pas dpasser 2m. Le volume utile de la fosse se calcule par la formule suivante :Vu = Ta x Nu x Dv Deux approches pour la dtermination de la hauteur utile de fosse de forme circulaire : -approche par la hauteur utile de stockage : le volume utile de la fosse estVu = (3,14 x Hs x 2)/4 =Ta x Nu x Dv la hauteur de stockage correspondante est donc : Hs = (4 x Ta x Nu x Dv )/ (3,14 x 2) -approche par la hauteur dinfiltration dans la fosse : la revanche (hr) est fixe davance (en gnral hr > 15cm) ; la charge hydraulique (l/j) est exprime par la formule : Qh = q0 x Nu la surface dinfiltration (maximale)13 (m) est : Si = Qh/Ti = (Hi x Primtre de la fosse) la hauteur dinfiltration pour une fosse circulaire14 est donc : Hi = Si / (3,14 x ) la hauteur utile considrer est Hu = Max [Hi , Hs ] la profondeur finale de la fosse est tablie partir de la relation : Hf = Hu + hr q0 = quantit deaux uses rejetes par habitant (en l/j/hab.), Ti = taux moyen dinfiltration latrale du sol au voisinage de la fosse (l/m/j), Valeur de Hf en fonction du type de fosse -si la fosse est du type humide : alors : Hf = 1,96 x Hi

-si la fosse est du type unique sche : alors : Hf = Hi + Hs -si la fosse est du type unique humide (= fosse toutes eaux) : alors : Hf = 1,96 x Hi + Hs 13elleestditemaximaleparcequellengligelinfiltrationparlebas(fond)delafosseetnetientcomptequede linfiltrationlatrale ;cequiapour consquence de diminuer le taux dinfiltration surfacique, et donc daugmenter le volume de stockage de la fosse. 14le primtre dune fosse circulaire est donc P = 3,14 x Hi Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 43 Lesbouesdesouvragesdetraitementdeseauxusesconstituentunautredchet,sourcedepollutionimportantedumilieu rcepteur. Il sagit dun sous-produit de lpuration contenant 1 4%et de leau15. Loptique de les traiter provient du souci denepasfairedecesdchets,undangeraussibienpourlhommequepourlanature.Lliminationdesbouesviseainsila limitation des phnomnes de putrfaction.Un des procds de traitement des boues peut tre le suivant : EpaississementDigestion ouverteDigestion anarobie fermeStabilisation arobie. 1.lpaississementdesbouessefaitparinjectiondebullesdairafindelesrendrepluslgrespourfaciliterleur entranement en surface. Cette tape permet de diminuer le volume de louvrage de traitement final des boues ; 2.la digestion arobie ouverte se fait par minralisation de la matire organique par la microflore et la microfaune dans un dcanteur froid (type IMHOFF) pendant 6 8 semaines ; il sensuit un dgagement lent de mthane ; 3.ladigestionanarobiefermesefaitendeuxphasesprincipales :ladigestionenphasemsophile(3035C)sopre aveclibrationdacideamin(dounpHcaractristiquedesmilieuxacides) ;ladigestionenphasethermophile(50 55C), caractrise par un pH alcalin,provoque le dgagement rapide du mthane et la rduction de prs de la moiti du temps de digestion ; la digestion permet en outre de diminuer le taux de matires sches de plus du tiers du volume initial et le taux de matire volatile de plus de la moiti. 4.lastabilisationdesbouesintervientpendant23semainesetreprsentelaphasedematurationoudeminralisation avance de la matire organique prsente dans les boues. Le rsultat final dune bonne stabilisation est lobtention dune bouestabledecouleurnoirtreetinodore.Alissuedelastabilisation,labouedigredoittresche.Leschage sopresurunlitdeschageconstitudematriauxfiltrants.Leschagepeutsefaire,parvoienaturelle(schageau soleil)ouparvoieintensive(filtrationsousvide,centrifugation,filtrespresse,etc.).En climat tempr, un ratio de 1m pour 5 15 usagers est souvent utilis pour dimensionner le lit de schage. Les boues schespeuvent tre incinres16, compostes avec les ordures mnagres, utilises directement en agriculture dans certaines conditions, etc. Tableau :Ordredegrandeurdesvolumes(enlitre)descomposantesdequelquessystmesdetraitementdesboues. [VALIRON, 91], pp212. Volume primitif Lits de schage Filtres bande Filtration sous vide Centrifu-gation Filtres presse 50kgdematire sches avant digestion (soit 35kg aprs digestion) 1 00070 11716014014070 100 Par habitant et par jour (60 80g de matires sches) 2 30,14 0,230,330,290,290,12 0,17 Siccit (%)530 5022252535 50 Plusieurssolutionsdetraitementoudevalorisationdesbouesdpurationoucellesissuesdesouvrages dassainissementautonomeontdjtprouvesdanslemondeaussibiensurleplanexprimentalquengrandeur relle,bienquenAfrique,lesbouessoientencoredisposesdemanireanarchique.Parmilessolutionslesplus rpandues, on peut en citer : 1.Lpandageagricoledirect,olesbouessontenfouiesdanslesoldanslebutdevaloriserleurspotentialits nutritives. cependant, il nest pas conseill de les utiliser pour les cultures des fruits et lgumes poussant ras de terreetdestinestreconsommsltatcru.Lesrisquessanitairessonteneffetlevs.Ilestgalement dconseilldelesutiliserdans des champs agricoles situs proximit des habitations pour viter la propagation des odeurs. 2.Le schage naturel des boues de vidange aprs dgrillage sur des lits judicieusement dimensionns en fonction de la quantit scher, la temprature et lhygromtrie locale17.3.Lecompostagedesboues,enadditifaveclesorduresmnagresafindamliorerlaqualitnutritiveducompostproduit ;les contraintes dans ce cas sont la forte teneur en eau des boues, les odeurs, les risques de contamination, etc. 4.Le traitement physico-chimique, par floculation pour liminer la charge organique des boues de vidanges. 15 Les boues reprsentent 60 80g de matires sches par habitant et par jour en France, et dans la pratique du dimensionnement des ouvrages de traitement des boues, il courant de considrer les valeurs de 2 3 litres de boues par habitant et par jour. [VALIRON, 91] 16 le PCS des boues est relativement important : 2000 3000 th/tonne de boues primaires et entre 1500 et 2000 th/tonne de boues digres. 17 En zone tempre, on prvoit en gnral 3000m3 de boues scher par an et par hectare sur terrain impermable. ce chiffre devrait tre plus lev en zone tropicale sec ou humide. TRAITEMENT DES OUES ISSUES DES OUVRASES D'ASSAINISSEMENT DES EAUX USEES Covr. ...aivi..evevt : 1otet Cottecte et traitevevt ae. av |.ee. , 2 200. Par Dr ]o.eb !1, Ovaga, errier200 44 ANNEXES Danslespaysoccidentaux,etnotammentenFrance,chaquehabitantrejetteenvironde5474gdeDBO5parjour selonquelerseauestdutypesparatifouunitaire ;laquantitdeparvolumedeauxusesrejetesquiendcoule varie de 360 370g/m3 deaux uses, en considrant que le volume rejet par habitant est denviron de 150 200 litres par jour et par habitant. En suisse, ce taux varie de 80 100g par jour. dans les pays en dveloppement par contre, le rejetdeDBO5estplusfaible :de3540g/l.Engnral,onestimequunechassedeauconsommeenmoyenne10 litres deau, et les eaux vannes dun habitant reprsentent en moyenne 12 15g/j de DBO5, et de 15 30g/j de matires en suspension. Tableau : Pollution, par la DBO5, correspondant quelques produits alimentaires en France [VALIRON, 91]. DsignationQuantit de DBO5 (kg/m3 deaux uses) Sans (abattoir)30 40 Petit lait60 70 Lait entier>100 Tableau : Pollution (en Equivalent Habitant) rejete par certaines activits industrielles en France. DsignationQuantitEq Hab. Papiers1 tonne100 300 Tannerie (peaux traites)1 tonne1 000 4 000 Linges sales1 tonne700 2 300 Carcasse ( labattoir)1 tonne300 400 Brasseries (production de la bire)1 m3300 2 000 LerapportCarbone/Azote/Phosphore(C/N/P)estunparamtretrsimportantpermettantdecomprendrecequise passe au point de vue traitement biologique des eaux uses. Le tableau ci-dessous, en donne en fonction des sources des eaux uses quelques valeurs. Corps organiqueC/N/PCorps organiqueC/N/P Urine4/4/1Fces12/1,5/1 Eaux uses brutes70/17/1Boues des STEP106/16/1 Eaux uses traites30/20/1 En dautres termes, les eaux uses brutes sont plus riches en N et P que les boues des STEP ; en consquence, les eaux pures sont proportionnellement plus charges en azote et en phosphore que les eaux brutes. Do la ncessit davoir recours un traitement complmentaire.