ETUDE DE PERFORMANCE D’UN
Transcript of ETUDE DE PERFORMANCE D’UN
الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية République Algérienne Démocratique et Populaire
وزارة التعليم العالي والبحث العلمي
Ministère de l’enseignement Supérieur et de la Recherche scientifique
Université Larbi Ben M’hidi Oum-El-Bouaghi
Faculté des Sciences et Sciences Appliquées
Département Hydraulique
Mémoire de Fin d'Etudes
En vue de l‟obtention du diplôme de :
Master en Hydraulique
Option : Hydraulique Urbaine
Présenté par :
Merzougui Warda
Soutenu le : 21 Juin 2017 devant le jury
….
Année universitaire : 2016 / 2017
ETUDE DE PERFORMANCE D’UN
DESSABLEUR
« STATION D’EPURATION DE LA
VILLE D’AIN BEIDA »
Président du jury Mr.Balah Belkacem M.C.B
Examinateur Mr.Amireche Mohamed M.A.A
Encadreur : Mme
.Djeddou Aouatef M.A.A
i
Remerciements
Je remercie le dieu Tout-Puissant qui m'avoir accordé la force. Le courage
et les moyens pour la réalisation de ce travail.
Je tiens à remercier Mme Djeddou Aouatef d’avoir accepté de m’encadrer
sur ce thème, de m’avoir conseillé judicieusement, orient, encouragé et de
m’apporter son attention tout au long de ce travail.
Je remercie MrBalah Belkacem et M
rAmireche Mohamed membres du jury de
leur consentement d’évaluer mon travail.
Je remercie en particulier tous les employés de la station d’épuration des
eaux usées d’Ain Beida.
Je remercie en particulier les enseignants (Mr :daouadji Baaziz et M
r : Lahbari
Noueddine) du département d'hydraulique de Batna.
Je tiens également à adresser mes sincères remerciements à tous les
enseignants du département d'hydraulique d’Oum Bouaghi.
Enfin, je remercie tous ceux qui ont contribué d'une façon ou d'une autre
dans le développement de cette mémoire.
ii
Dédicace
Avec l’aide et la protection de dieu
S’est réalisé ce modeste travail.
Je dédie ce travail à :
Toute ma famille
Mes amis
Mes camarades de promo d’hydraulique
Option : hydraulique urbaine (HU)
2016/2017
Et tous ceux qui ont connu Merzougui warda
M.Warda
iii
الملخص
ونتحقيق هذا . ءعين انبيضاانزمم نمحطت انتصفيت نمذينت ناسعنهذف من هذه انذراست هى تقييم أداء ا
نتزكيش انمىاد انصهبت انعانقت، انمىاد انمعذنيت وانمىاد انعانقت ةنيم انتجزيبياانهذف، قمنا بتحهيم انتح
هذه اننتائج مع نتائج تحهيم ومقارنت انزمم ناسع مذخم ومخزج عنذانطيارة في مياه انصزف انصحي
حم محاونت إيجاد . تنقيت خلال حلاث سنىاثالقبم وبعذ عمهيت انصحي معانجت مياه انصزف ة تشغيم محط
.انحهىل انممكنت نهمشاكم انقائمت
وانمىاد انصهبت انعانقت، وانمىاد انمعذنيت، انمىاد انصحي، مياه انصزف انزمم، ناسع: كهماث انبحج
.اء عين انبيض،رةاانعانقت انطي
Abstract
The objective of this study is to evaluate the performance of grit removal chamber of the
wastewater plants of the city of Ain Beida. In order to achieve this objective, experimental
analyzes of total suspended solids matter (TSS), mineral matter (MMS) and volatile
suspended matter (VMS) were analyzed in the wastewater at the inlet and outlet of the grit
removal chamber. In addition, compare these results with analyzes of the exploitation of the
wastewater plants before and after the process of purification of the wastewater through the
results of the wastewater plants in three years. Then try to find possible solutions to solve the
existing problems.
Key words: Grit removal chamber, wastewater, solid suspended matter (SSM), mineral
matter (MMS), volatile matter (MVS), Ain Beida.
Résume
L‟objectif de cette étude, est d‟évaluer la performance de dessableur de la station de la ville
d‟Ain Beida. Pour atteindre cet objectif, nous avons analysez les analyses expérimentaux des
concentrations des matières en suspension (MES), les matières minérales (MMS) et les
matières volatils (MVS) dans l‟eau usée à l‟entrée et à la sortie de dessableur et comparer ces
résultats avec les analyses d‟exploitation de la STEP avant et après le processus de
purification des eaux usées à travers les résultats de la station en trois ans. Puis essayer de
trouver des solutions possibles pour résoudre les problèmes existants.
Mots clés: Dessableur, eau usée, matières en suspension (MES), les matières minérales
(MMS), les matières volatils en suspension (MVS), Ain Beida.
SOMMAIRE
iv
SOMMAIRE
REMERCIEMENTS……………………………………………………………………………I
DEDICACE…………………………………………………………………………………… II
RESUME………………………………………..................................................................... III
SOMMAIRE…………………………………………………………………………………. IV
LISTE DES TABLEAUX…………………………………………………………………… IX
LISTE DES FIGURES……………………………………………………………………….. X
LISTE DES SYMBOLES………………………………………………………………….. XII
INTRODUCTION GENERALE……………………………………………………………… 1
CHAPITRE I : COMPOSITION DES EAUX USEES……………………………………….. 3
I.1. INTRODUCTION :………………………………………………………………………. 3
I.2. DEFINITION DES EAUX USEES :……………………………………………………… 3
I.3.ORIGINE DES EAUX ENTRANT EN STATION D‟EPURATION :…………………… 4
I.3.1. Rejets domestiques :………………………………………………………………….. 4
I.3.2. Eaux de ruissèlement :……………………………………………………………….. 4
I.3.3. Rejets industrielles :…………………………………………………………………... 4
I.3.4. Les eaux agricoles :…………………………………………………………………... 5
I.4. DIFFERENTS TYPES DE POLLUTION DES EAUX USEES:………………………….5
I.4.1. Microorganismes:…………………………………………………………………….. 5
I.4.1.1. Les bactéries :……………………………………………………………………. 5
I.4.1.2. Les virus :………………………………………………………………………... 6
I.4.1.3.Les protozoaires :………………………………………………………………….6
I.4.1.4.Les helminthes :…………………………………………………………………... 7
I.4.2. Les matières en suspension (MES)…………………………………………………… 7
I.4.3. Les éléments minéraux nutritifs :…………………………………………………….. 8
I.4.3.1. l‟azote et le phosphore :………………………………………………………….. 8
a) L‟azote :…………………………………………………………………………… 8
b) Le Phosphore :……………………………………………………………………… 9
I.4. 4.Les éléments traces minéraux ou organiques………………………………………… 9
I.4.4.1. Les métaux lourds :……………………………………………………………….9
I.4.4.2. Les éléments toxiques organique :……………………………………………… 10
I.4.4.3. Les substances nutritives :……………………………………………………… 10
SOMMAIRE
v
I.5. CARACTERISTIQUES ET COMPOSITION DES EAUX USEES :…………………... 11
I.5.1. Paramètres organoleptiques :………………………………………………………... 11
a) Odeur :…………………………………………………………………………….. 11
b) Couleur :…………………………………………………………………………... 11
C) Turbidité :…………………………………………………………………………. 11
I.5.2 Paramètres physico-chimique:……………………………………………………….. 11
I.5.2.1. Température (T) :……………………………………………………………….. 11
I.5.2.2. Le potentiel Hydrogène (pH):…………………………………………………... 12
I.5.2.3. Conductivité :……………………………………………………………………12
I.5.2.4. L‟Oxygène Dissous :…………………………………………………………… 12
I.5.3. Paramètres organiques :……………………………………………………………... 13
I.5.3.1. Demande Chimique en Oxygène (DCO) :……………………………………… 13
I.5.3.2. Demande Biochimique en Oxygène (DBO) :…………………………………... 13
I.5.3.3. La biodégradabilité :……………………………………………………………. 13
I.6.CONCLUSION :………………………………………………………………………..... 14
CHAPITRE II : DESCRIPTION DE LA STATION D‟EPURATION DE LA VILLE D‟AIN
BEIDA……………………………………………………………………………………….. 15
II.1 PRESENTATION DE LA ZONE D'EMPRUNT :……………………………………… 15
II.1.1 Situation géographique :…………………………………………………………….. 15
II.1.2.Impact de la STEP :…………………………………………………………………. 16
II.1.3.Données techniques de la STEP :…………………………………………………… 16
II.1.4. Charges prise en compte par la station d‟épuration :………………………………. 17
II.2.CARACTERISTIQUES D‟EAUX AVANT ET APRES LE TRAITEMENT :………… 17
II.2.1 Qualité des eaux usées brutes :……………………………………………………… 17
II.2.2 Qualité de l‟effluent traité :…………………………………………………………. 18
II.3.DIFFERENTS OUVRAGES DE LA STEP D‟AIN BEIDA :…………………………... 19
II.3.1 Salle de contrôle et commande :…………………………………………………….. 19
II.3.2 Laboratoire :………………………………………………………………………… 19
II.3.3. Procédés d'épuration de la station:…………………………………………………. 19
II.3.3.1. Prétraitement :…………………………………………………………………. 20
a. By-pass :…………………………………………………………………………… 20
b. Paniers grossiers :…………………………………………………………………. 20
C. Poste de relevage :………………………………………………………………… 21
SOMMAIRE
vi
Equipements de poste de relevage de la STEP (ONA 2017) :………… 21
Dégrillage grossier :……………………………………………………. 22
Dégrillage fin :…………………………………………………………. 23
e) Dessablage et déshuilage :………………………………………………………… 24
Classificateur à sable :…………………………………………………. 25
II.3.3.2. Traitement secondaire (traitement biologique) :………………………………. 25
a).Bassin biologique-(procédé à boues activés) :……………………………………. 25
b).Bassin de dégazage :………………………………………………………………. 27
C).Décanteur :………………………………………………………………………... 28
d).Bassin de chloration :……………………………………………………………… 29
II.3.3.3. Traitement des boues :………………………………………………………… 30
a).Puits distributeur des boues :……………………………………………………… 30
b).Recirculation des boues :………………………………………………………….. 30
c).Epaississeur primaire :…………………………………………………………….. 31
d).Digesteur aérobie :………………………………………………………………… 32
e).Epaississeur secondaire :…………………………………………………………...33
f).Lit de séchage des boues :…………………………………………………………. 33
II.4 CONCLUSION :………………………………………………………………………… 34
CHAPITRE III : LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE DESSABLEUR …………. 36
III.1. INTRODUCTION :……………………………………………………………………. 36
III.2. LES MATIERES EN SUSPENSIONS (MES)………………………………………… 36
III.2.1.Origine de MES :…………………………………………………………………... 36
III.2.2 Catégories de MES :……………………………………………………………….. 37
III.2.2.1.Les matières en suspension (MES) :…………………………………………... 37
a).Les matières minérales :…………………………………………………………… 37
Quelques paramètres minéraux :………………………………………..37
Conductivité électrique :……………………………………………….. 37
Le pH :…………………………………………………………………. 38
Minéralisation globale :………………………………………………... 38
Résidu sec :…………………………………………………………….. 38
III.2.2.2. Les matières colloïdales :……………………………………………………... 38
Turbidité :……………………………………………………………… 39
Couleur :……………………………………………………………….. 39
SOMMAIRE
vii
III.2.3.Caractérisation de la matière organique :………………………………………….. 40
III.3. DESSABLEUR :………………………………………………………………………. 41
III.3.1.Dessablage:………………………………………………………………………… 41
III.3.2. Déshuilage-dégraissage :………………………………………………………….. 41
III.3.3. Différents types de dessableur :…………………………………………………… 42
III.3.3.1. Dessableur à nettoyage mécanique :…………………………………………. 42
III.3.3.2.Dessableur à nettoyage manuelle :…………………………………………….. 42
III.3.3.3. Dessableurs circulaire :……………………………………………………….. 43
III.3.3.4. Dessableur type vortex :………………………………………………………. 43
III.3.3.6. Dessableur horizontale carrée :……………………………………………….. 45
III.4.CAS PARTICULIER-DESSABLEUR COULOIR :…………………………………… 46
III.4.1.Définition :…………………………………………………………………………. 46
III.4.4.1. Dessableur couloir :…………………………………………………………... 46
III.4.2.Dimensionnement d‟un dessableur couloir :……………………………………….. 48
III.4.2.1.calcul de la section verticale (Sv) :……………………………………………. 48
III.4.2.2.Calcul de profondeur (h) et la largeur (b) :……………………………………. 48
III.4.2.3.Calcul de section horizontal (Sh) :…………………………………………….. 48
III.4.2.4.calcul de vitesse de chute :……………………………………………………. 48
Nombre de Reynolds (Re):…………………………………………….. 48
III.4.2.5.Calcul de la longueur du couloir (L) :…………………………………………. 48
III.4.2.6.Calcul le temps de séjour (Ts) :………………………………………………... 49
III.4.2.7.Volume de sable retenu :………………………………………………………. 49
III.5.CONCLUSION :……………………………………………………………………….. 50
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA
STEP…………………………………………………………………………………………. 51
IV.1 INTRODUCTION :…………………………………………………………………….. 51
IV.2 PROCEDE EXPERIMENTAL :……………………………………………………….. 51
IV.2.1.Détermination de MES et MVS :………………………………………………….. 51
IV.2.1.1.Principe de la filtration : « NF EN 872 juin (2005)…………………………… 51
a- Matériel utilisé :…………………………………………………………………… 52
b- Mode opératoire :………………………………………………………………….. 52
C-Expression des résultats :………………………………………………………….. 53
IV.3.1.Durée :……………………………………………………………………………… 53
SOMMAIRE
viii
IV.3.2.Procédé de Prélèvement :…………………………………………………………... 53
a.Prélèvement Manuelle :…………………………………………………………….. 54
b.Prélèvement Automatique :………………………………………………………… 54
IV.4. RESULTAS ET DISCUSSION……………………………………………………….. 55
IV.4.1.Données de la STEP :……………………………………………………………… 55
IV.4.2.Données expérimentaux :…………………………………………………………...57
MES……………………………………………………………………. 57
MMS…………………………………………………………………… 62
MVS……………………………………………………………………. 66
CHAPITRE V : ORIGINES DE DISFONCTIONNEMENT DE DESSABLEUR DE LA
STATION……………………………………………………………………………………..70
V.2 .1.Dimensionnement à temps sec :……………………………………………………. 70
a). Hauteur:…………………………………………………………………………… 70
b). Largeur:…………………………………………………………………………… 70
c). Longueur :………………………………………………………………………… 71
d). Temps de Séjours :………………………………………………………………...71
e) Vitesse d‟écoulement :…………………………………………………………….. 71
f) Vérification que le régime d‟écoulement est fluvial :……………………………... 73
V.2 .2.Dimensionnement par temps de pluie :…………………………………………….. 73
a). Temps de Séjours :………………………………………………………………... 73
b) Vitesse d‟écoulement :…………………………………………………………….. 74
c) Vérification que le régime d‟écoulement est fluvial :……………………………... 75
V.4.1. ère
cas :………………………………………………………………………………. 76
V.4.2. ème
cas :……………………………………………………………………………... 78
CONCLUSION GENERALE………………………………………………………………... 81
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES…………………………………………………….. 83
ix
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1: Données technique de la STEP (ONA, 2017). ......................................................... 16
Tableau 2:Gestion /Exploitation (ONA, 2017). .......................................................................... 16
Tableau 3: Description de traitement (ONA, 2017).................................................................... 16
Tableau 4: Qualité et quantité des eaux usées (ONA, 2017)...................................................... 17
Tableau 5: Norme de la qualité des eaux usées brutes (ONA, 2015) et (JORA, 2009). .......... 18
Tableau 6: Norme de la qualité des eaux épurées rejetées (ONA, 2015), (JORA, 2006). ....... 18
Tableau 7: Le rendement minimum d'élimination (ONA, 2015). .............................................. 18
Tableau 8: Caractéristiques de grille grossier (ONA, 2017). ..................................................... 23
Tableau 9:Caractéristiques de grille fine. .................................................................................... 23
Tableau 10: Caractéristiques de dessableur déshuileur (ONA, 2017). ...................................... 24
Tableau 11: Caractéristiques de bassin biologique (ONA ,2017). ............................................. 26
Tableau 12: Caractéristiques de décanteur (ONA, 2017). .......................................................... 28
Tableau 13: Caractéristiques de bassin de chloration (ONA, 2017)......................................... 29
Tableau 14: Caractéristiques d‟épaississeur primaire (ONA, 2017). ........................................ 31
Tableau 15: Caractéristiques de digesteur aérobie (ONA, 2017). ............................................. 32
Tableau 16: Caractéristiques de l'épaississeur secondaire (ONA, 2015). ................................. 33
Tableau 17: Caractéristiques des lits de séchage (ONA, 2017). ................................................ 34
Tableau 18: Rapport entre la conductivité et la minéralisation (Rodier, 2009). ....................... 38
Tableau 19: Temps de décantation de différentes particules d‟après la loi de STOKES
(Urinos, 2005). ....................................................................................................................... 40
Tableau 20: Origine des polymères présentent dans les ressources en eaux (Croue et al, 2000
et Malleviale et al, 1982)....................................................................................................... 40
Tableau 21: Avantages et inconvénients des dessableurs à vortex (Umesh, 2011). ................. 44
Tableau 22: Avantages et inconvénients de dessableur horizontale carrée (Umesh, 2011). .... 45
Tableau 23: Avantages et inconvénients de dessableur horizontale carrée (suite) (Umesh,
2011)....................................................................................................................................... 46
Tableau 24: Avantages et inconvénients de dessableur aéré (WEF, 1998 ; Spangler, 2006). . 47
Tableau 25: caractéristique à temps de pluie............................................................................... 76
x
LISTE DES Figures
Figure 1 :Vue de la STEP (Google Earth 2017). ........................................................................ 15
Figure 2:Deux écrans super viseur. .............................................................................................. 19
Figure 3:Schéma représentant le fonctionnement de la STEP d‟Ain Beida.............................. 20
Figure 4: By-pass et panier grossier............................................................................................. 21
Figure 5: Poste de relevage........................................................................................................... 22
Figure 6: Dégrillage grossier. ....................................................................................................... 23
Figure 7: Grille fine. ..................................................................................................................... 24
Figure 8: Dessableur - déshuileur. ............................................................................................... 25
Figure 9: Bassin biologique et système d‟aération. .................................................................... 27
Figure 10: Bassin de dégazage. .................................................................................................... 27
Figure 11: Décantation des boues activées à faible charge (Allaoui, 2009). ............................ 28
Figure 12: Décanteur. ................................................................................................................... 29
Figure 13: Bassin de chloration et évacuation des eaux épurées vers le milieu récepteur. ...... 30
Figure 14: Epaississeur. ................................................................................................................ 31
Figure 15: Digesteur aéré. ............................................................................................................ 32
Figure 16: Lits de séchages. ......................................................................................................... 34
Figure 17: Dessableur de type circulaire (Umesh, 2011). .......................................................... 43
Figure 18: Dessableur type vortex (Umesh, 2011). .................................................................... 44
Figure 19: Dessableurs horizontales carrées (M.M. Ghangrekar, IIT Kharagpur, 2014)......... 45
Figure 20: Un dessableur aéré (Umesh, 2011). ........................................................................... 47
Figure 21: Méthodes de prélèvements. ........................................................................................ 54
Figure 22: Evolution de la concentration journalière de MES à l'entrée de la STEP d'Ain
Beida (2014-2017). ................................................................................................................ 55
Figure 23: Evolution de la concentration journalière de MES à la sortie de la STEP d'Ain
Beida (2014-2017). ................................................................................................................ 55
Figure 24: Evolution de rendement journalier réel et souhaité de MES de la STEP d'Ain Beida
(2014-2017). .......................................................................................................................... 56
Figure 25: Evolution journalière de la concentration de MES à l‟entrée et à la sortie de
dessableur pendant la mâtinés. ............................................................................................. 58
xi
Figure 26: Evolution journalière de la concentration de MES à l‟entrée et à la sortie de
dessableur à midi. .................................................................................................................. 58
Figure 27: Evolution de la concentration des MES à l‟entrée et à la sortie de dessableur après
midi. ........................................................................................................................................ 59
Figure 28: Rendement d‟élimination de MES de dessableur pendant la matinée. ................... 60
Figure 29: Rendement d‟élimination de MES de dessableur a midi. ........................................ 61
Figure 30:Rendement des MES de dessableur pendant l‟après midi......................................... 61
Figure 31: Evolution de la concentration des MMS à l‟entrée et à la sortie de dessableur
pendant la matinée. ................................................................................................................ 62
Figure 32: Rendement des MMS de dessableur pendant le matin. ............................................ 63
Figure 33: Evolution de la concentration des MMS à l‟entrée et à la sortie de dessableur
pendant le midi. ..................................................................................................................... 63
Figure 34 : Rendement des MMS de dessableur pendant le midi. ............................................. 64
Figure 35: Evolution de la concentration des MMS à l‟entrée et à la sortie de dessableur
pendant l‟après midi. ............................................................................................................. 65
Figure 36: Rendement des MMS de dessableur pendant l‟après midi. ..................................... 65
Figure 37: Evolution de la concentration des MVS à l‟entrée et à la sortie de dessableur
pendant la matinée. ................................................................................................................ 66
Figure 38: Evolution de la concentration des MVS à l‟entrée et à la sortie de dessableur
pendant le midi. ..................................................................................................................... 66
Figure 39: Evolution de la concentration des MVS à l‟entrée et à la sortie de dessableur
pendant l‟après midi. ............................................................................................................. 67
Figure 40: Rendement des MVS de dessableur pendant la matinée. ......................................... 67
Figure 41:Rendement des MVS de dessableur pendant le midi. ............................................... 68
Figure 42:Rendement des MVS de dessableur pendant l‟après-midi. ....................................... 68
xii
LISTE DES SYMBOLES
CE : La conductivité électrique.
pH : potentiel Hydrogène.
T : Température.
Cm: La charge massique exprime en kg DBO5 / kg MVS.j.
MES : Matière en suspension.
MMS : matière minérales sèche (mg/l).
MVS : matière volatile en suspension (mg/l).
DCO : Demande chimique en oxygène.
DBO5 : Demande biochimique en oxygène.
COD : Carbone organique dissous.
COC : Carbone organique colloïdale.
COP : Carbone organique particulaire.
SV : Surface verticale.
SH : Section horizontal.
Ve : Vitesse d‟écoulement.
V0 : Vitesse de chute.
Re : Nombre de Reynolds.
Fr : Nombre de Froude.
Ts : temps de séjour (h).
EH : l‟équivalent habitant.
H2S : Hydrogène sulfureux.
NO2: Nitrites.
NO3: Nitrates.
NH4+:
Azote Ammoniacal.
NH3: ammoniac (mg/l).
OMS: Organisation Mondiale de la Santé.
ONA: Office national de l‟assainissement.
STEP: Station d'épuration.
Qj : Le débit journalier d‟eau brute à traiter (m3.j-1).
QTl : Le débit de pointe par temps de pluie.
Qps : Le débit maximal par temps sec.
Qair : Le débit d‟air (m3/m
3h).
FAO : Food Alimentation Organisation
1
INTRODUCTION GENERALE
Les eaux usées représentent une des composantes de l‟offre globale en eau au même titre que
les eaux superficielles et souterraines. En Algérie, leur volume annuel est estimé à 800
millions de m3, dont quelque 650 millions de m
3 correspondant aux agglomérations de taille
supérieur à 50 000 habitants (MRE, 2014). Notons que 60% de ces eaux sont soit rejetées
dans les cours soit en mer (Medkour, 2003).
Les performances des processus d‟épuration sont généralement influencées par de nombreux
facteurs tels que les changements qualitatifs et quantitatifs dans les eaux usées et la variabilité
inhérente du procédé de traitement. La législation algérienne a établi des critères de qualité de
l‟eau traitée et rejetée, donc il devrait être possible d‟évaluer la performance du processus et
la fiabilité des installations pour assurer leurs conformités.
Les prétraitements physiques constituent une série d‟opérations susceptibles d‟alléger les eaux
brutes des matières les plus grossières d‟une part ou celles pouvant gêner le processus du
traitement ultérieur. (Gaid, 1984).
Parmi les opérations de prétraitements physique on a le dessablage pour un rôle d‟élimination
des matières minérales (80%) pour protégé les équipements en aval et protégé les roues des
pompe de l‟abrasion.
Dans la région d‟Ain Beida les eaux usées sont essentiellement d'origine domestique,
collectées et acheminées vers la station d'épuration d‟Ain Beida pour être traitées dans le but
de réduire les charges polluantes par boue activée. Une fois traitées, ces eaux sont déversées
dans l‟Oued El Azabi (ONA, 2017).
L‟objectif de ce travail est d‟apporter une contribution à l‟étude de la performance de
dessableur de la station d‟épuration d‟Ain Beida, qui consiste à évaluer les performances
épuratoires et les rendements de dessableur, en analysant et faire une comparaison des
analyses des paramètres suivants: MES, les MVS et les MMS à l‟entrée et la sortie de
dessableur effectuées au laboratoire de la STEP celles données par la STEP.
Le travail de ce projet de fin d‟étude comporte cinq chapitres. Le premier chapitre présente un
aperçu bibliographique des compositions des eaux usées qui contient l‟origine des eaux
entrant dans la station d‟épuration et les différents types de pollutions dans ces eaux. Alors
que le deuxième chapitre représente une description générale de la station d‟épuration de la
2
ville d‟Ain Beida et connaitre les caractéristiques de conception de la STEP et les
caractéristique de chaque ouvrage.
Le troisième chapitre présente un détaille de différentes types de dessableur, ainsi que leur
avantages et inconvénients et prendre en considération le dimensionnement de dessableur
couloir. Un quatrième chapitre, dont on traitera et on discutera les résultats d‟analyse,
quantifiant des MES, MVS, MMS des eaux entrantes et sortantes de dessableur de la STEP et
leur rendement de fonctionnement.
Le dernier chapitre donne un redimensionnement de dessableur couloir pour vérifier les
conditions de fonctionnement de ce dernier.
Et enfin on termine avec une conclusion générale qui décrit les principales conclusions et
recommandations.
Première partie :
Etude bibliographique
CHAPITRE I : COMPOSITION DES EAUX USEES
3
CHAPITRE I : COMPOSITION DES EAUX USEES
I.1. INTRODUCTION :
Une eau usée, appelée encore eau résiduaire ou effluent est une eau qui a subi une
détérioration après usage .La pollution des eaux dans son sens le plus large est définie
comme « Tout changement défavorable des caractéristiques naturelles (biologiques ou
physico-chimiques) dont les causes sont directement ou indirectement en relation avec les
activités humaines» (Anonyme, 2004)
La dépollution des eaux usées urbaines nécessite une succession d'étapes faisant appel à
des traitements physiques, physico-chimiques et biologiques. En dehors des plus gros
déchets présents dans les eaux usées, l'épuration doit permettre, au minimum, d'éliminer la
majeure partie de la pollution carbonée.
Dans ce chapitre nous allons voir les caractéristiques des effluents ainsi que leur
traitement.
I.2. DEFINITION DES EAUX USEES :
Les eaux usées, ou les eaux résiduaires, sont des eaux chargées de résidus, solubles ou non
provenant de l'activité humaine industrielle ou agricole et parvenant dans les canalisations
d'évacuation des eaux usées. Elles représentent, une fraction du volume des ressources en
eaux utilisables mais leur qualité très médiocre exige une épuration avant leur rejet dans le
milieu naturel (Thomas, 1955).
L‟aspect des eaux résiduaires fraiches est celui d‟un liquide brun gris avec une odeur
typique, mais faible. Durant leur transport, ces eaux se modifient d‟autant plus vite que la
température est élevée, elles deviennent noires et dégagent une odeur d‟œufs pourris, signe
de la présence d‟hydrogène sulfureux (H2S), dangereux pour les égoutiers et corrosifs pour
le béton et les aciers des égouts, environ un tiers des matières contenues est en suspension,
le reste est en solution (Moumouni, 2005).
CHAPITRE I : COMPOSITION DES EAUX USEES
4
I.3.ORIGINE DES EAUX ENTRANT EN STATION D’EPURATION :
I.3.1. Rejets domestiques :
Elles proviennent des différents usages domestiques de l‟eau, elles sont essentiellement
porteuses de pollution organique, elles se répartissent en eaux ménagères, qui ont pour
origine les salles de bains et les cuisines, et sont généralement chargées de détergents, de
graisses, de solvants, de débris organiques, ect et en eaux vannes ; il s‟agit des rejets des
toilettes chargés de divers matières organique, azotées et de germes fécaux (Gomella et
Guerree, 1978).
I.3.2. Eaux de ruissèlement :
Les eaux pluviales peuvent, elles aussi, constituer une source de pollution importante des
cours d‟eau, notamment pendant les périodes orageuses. L‟eau de pluie se charge
d‟impuretés au contact de l‟air (fumées industrielles) puis en ruisselant des résidus déposés
sur les toits et les chaussées des villes (huiles de vidange, carburants, résidus de pneus et
métaux lourds) (Bontoux, 1993).
I.3.3. Rejets industrielles :
Tous les rejets résultant d'une utilisation de l'eau autre que domestique sont qualifiés de
rejets industriels. Cette définition concerne les rejets des usines, mais aussi les rejets
d'activités artisanales ou commerciales : blanchisserie, restaurant, laboratoire d'analyses
médicales, etc.
La variété des eaux usées industrielles est très grande. Certains de ces eaux sont toxiques
pour la flore et la faune aquatiques, ou pour l'homme. Il faut bien distinguer les eaux
résiduaires et les liquides résiduaires de certaines industries (Edline, 1979).
Les rejets industriels peuvent donc suivre trois voies d'assainissement (Baumont et al,
2004) :
- Ils sont directement rejetés dans le réseau domestique.
- Ils sont prétraités puis rejetés dans le réseau domestique.
- Ils sont entièrement traités sur place et rejetés dans le milieu naturel.
CHAPITRE I : COMPOSITION DES EAUX USEES
5
I.3.4. Les eaux agricoles :
L‟agriculture est une source de pollution des eaux qui n‟est pas du tout négligeable car elle
apporte les engrais et les pesticides elle est la cause essentielle des pollutions diffuses
(Bontoux, 1993).
Les épandages d‟engrais nitraté et phosphatés, sous une forme ou en quantité, telle qu‟il ne
seraient pas finalement retenus par le sol et assimilés par les plantes conduisent à un
enrichissement en matières azotées ou phosphatées des nappes les plus superficielles et des
eaux des cours d‟eau ou des retenues. Parmi les polluants d‟origine agricole, il faut tenir
compte aussi des détergents se dispersant lors des applications de traitement des cultures
(Gomella et Guerree, 1978).
I.4. DIFFERENTS TYPES DE POLLUTION DES EAUX USEES:
La composition des eaux usées est extrêmement variable en fonction de leur origine
(industrielle, domestique, etc.). Elles peuvent contenir de nombreuses substances, sous
forme solide ou dissoute, ainsi que de nombreux micro-organismes. En fonction de leurs
caractéristiques physiques, chimiques, biologiques et du danger sanitaire qu‟elles
représentent, ces substances peuvent être classées en quatre groupes : les microorganismes,
les matières en suspension, les éléments traces minéraux ou organiques, et les substances
nutritives (Baumont et al, 2005).
I.4.1. Microorganismes:
Les eaux usées contiennent tous les micro-organismes (champignons, helminthes,
protozoaires, bactéries et virus) dont certains sont pathogènes. La présence de coliformes et
de streptocoques témoigne d‟une contamination fécale de ces eaux qu‟il est impératif
d‟épurer pour préserver le milieu naturel (Attab, 2011).
I.4.1.1. Les bactéries :
Les bactéries sont microorganismes les plus communément rencontrés dans les eaux usées.
Les eaux usées urbaines contiennent environ 106 à 10
7 bactéries /100 ml dont la plupart
sont des Proteus et des entérobactéries, 103
à 104 des streptocoques et de 10
2 à 10
3 des
CHAPITRE I : COMPOSITION DES EAUX USEES
6
Clostridium. La concentration en bactéries pathogène est très variable et peut attendre 104
germes par litre. Parmi pathogènes les plus détectées, les salmonelles, dont celles
responsables de la typhoïde, des paratyphoïdes et des troubles intestinaux. Les coliformes
thermotolérants sont des germes témoins de contamination fécale communément utilisé
pour contrôler la qualité relative d‟une eau (Belahmadi, 2011).
En plus de ces germes, les eaux usées d‟une station d‟épuration contient des espèces
autochtones considérées comme acteurs majeurs des biodégradations telle que :
Pseudomonas, Alcaligenes, Micrococcus, Flavobacterium et d‟autres (Pelmont, 2005).
I.4.1.2. Les virus :
Ce sont des organismes infectieux de très petite taille (10 à 350 nm) qui se reproduisent en
infectant un organisme hôte. Les virus ne sont pas naturellement présents dans l'intestin,
contrairement aux bactéries. Ils sont présents soit intentionnellement (après une
vaccination contre la poliomyélite, par exemple), soit chez un individu infecté
accidentellement. L'infection se produit par l'ingestion dans la majorité des cas, sauf pour
le coronavirus où elle peut aussi avoir lieu par inhalation (Cshpf, 1995). On estime leur
concentration dans les eaux usées urbaines comprise entre 103 et 104 particules par litre.
Leur isolement et leur dénombrement dans les eaux usées sont difficiles, ce qui conduit
vraisemblablement à une sous-estimation de leur nombre réel. Les virus entériques sont
ceux qui se multiplient dans le trajet intestinal ; parmi les virus entériques humains les plus
importants, il faut citer les entérovirus (exemple : polio), les rotavirus, les rétrovirus, les
adénovirus et le virus de l'Hépatite A (Asano, 1998).
I.4.1.3.Les protozoaires :
Les protozoaires sont des organismes unicellulaires munis d‟un noyau, plus complexes et
plus gros que les bactéries. Ils sont présents dans les eaux usées à l'état de kystes.
La principale forme pathogène pour l'homme est Entamoeba histolytica, agent responsable
de la dysenterie amibienne et Giardia lamblia (Rodier, 2005).
CHAPITRE I : COMPOSITION DES EAUX USEES
7
I.4.1.4.Les helminthes :
Les helminthes sont rencontrés dans les eaux usées sous forme d‟œufs et proviennent des
excrétions des personnes ou d‟animaux infectés et peuvent constituer une source de
réinfection par voie orale, respiration par voie cutanée.
La concentration en œufs d‟helminthes dans les eaux usées est de l‟ordre de 10 à 103 œufs
par litre. On peut citer, notamment, Ascaris lumbricades, Oxyuris vermicularis, Trichuris
trichuria, Toenia saginata (Belahmadi, 2011).
I.4.2. Les matières en suspension (MES)
La pollution particulaire est due à la présence de particules de grande taille, supérieure à
10μm, en suspension dans l‟eau, et que l‟on peut assimiler aux matières en suspension
(MES). En fait, les matières en suspension ne sont des particules solides véritablement en
suspension que dans des conditions moyenne d‟écoulement des effluents correspondant à
une vitesse minimale de 0,5 m/s. En fonction de la taille des particules, on distingue les
matières grossières ou décantables (diamètre supérieur à 100 μm) et les matières en
suspension (MES) (R).
Elles représentent, la fraction constituée par l‟ensemble des particules organiques (MVS)
ou minérales (MMS), non dissoutes de la pollution. Elles constituent un paramètre
important qui marque bien le degré de pollution d‟un effluent urbain ou même industriel
(Metahri, 2012). Les MES s‟expriment par la relation suivante :
MES = 30% MMS + 70% MVS.
- Matières décantables :
De nombreuses particules peuvent constituer des impuretés d'une eau. Les techniques
analytiques nécessaires à leurs déterminations dépendent des dimensions de ces particules.
Les impuretés présentes dans l'eau ont pour origine soit des substances minérales,
végétales ou animales.
Les matières décantables sont les matières des grandes tailles, entre 40 micromètres et 5
millimètre et qui se déposent sans traitement physique et chimique (Dekhil et Zaibet,
2013).
CHAPITRE I : COMPOSITION DES EAUX USEES
8
I.4.3. Les éléments minéraux nutritifs :
(Nitrates et phosphates) : provenant pour l'essentiel de l'agriculture et des effluents
domestiques, il est à l'origine du phénomène d'eutrophisation c'est-à-dire la prolifération
excessive d'algues et de plancton dans les milieux aquatiques (Mayet, 1994).
I.4.3.1. l’azote et le phosphore :
a) L’azote :
Dans les eaux usées domestiques, l‟azote est sous forme organique et ammoniacal, on le
dose par mesure du N-NTK (Azote Total Kjeldahl) et la mesure du N-NH4. La
concentration du N-NTK est de l‟ordre de 15 à20% de celle de la DBO. L‟apport journalier
est compris entre 10 et 15g par habitant (Grosclaude, 1999).
Azote Kjeldahl = Azote ammoniacal + Azote organique (Gaujous, 1995).
L‟azote organique, composant majeur des protéines, est recyclé en continu par les plantes
et les animaux.
L‟azote ammoniacal est présent sous deux formes en solution, l‟ammoniac NH3 et
l‟ammonium NH+
4, dont les proportions relatives dépendant de pH et de la température.
L‟ammonium est souvent dominant ; c‟est pourquoi, ce terme est employé pour designer
l‟azote ammoniacal (Aminot et Chaussepied, 1983). En milieu oxydant, l‟ammonium se
transforme en nitrites puis en nitrates ; ce qui induit une consommation dioxygène
(Gaujous, 1995).
-Nitrites (NO2-) :
Les nitrites constituent un poison dangereux pour les organismes aquatiques, même à de
très faibles concentrations. Sa toxicité augmente avec la température. Ils provoquent une
dégradation de l‟hémoglobine du sang des poissons qui ne peut plus véhiculer l‟oxygène. Il
en résulte la mort par asphyxie (Severin-R et al, 1995).
CHAPITRE I : COMPOSITION DES EAUX USEES
9
- Nitrates (NO3-) :
Les nitrates constituent le stade final de l‟oxydation de l‟azote organique dans l‟eau. Les
bactéries nitratantes (nitrobacters) transforment les nitrites en nitrates. Cette réaction
appelée nitratation s‟accompagne aussi d‟une consommation d‟oxygène (Severin-R et Al,
1995).
Azote global = Azote Kjeldahl + Nitrites + nitrates (Severin-R et Al, 1995).
b) Le Phosphore :
Le phosphore est présent dans l‟eau sous plusieurs formes : phosphates, polyphosphates,
phosphore organique … ; les apports les plus importants proviennent des déjections
humaines et animales et surtout des produits de lavage. Les composé phosphoré sont
indésirables dans les réservoirs de distribution d‟eau potable, parce qu‟ils contribuent au
développement d‟algues et plus généralement du plancton aquatique.
Agent d‟eutrophisation gênant dans le milieu naturel, les phosphates n‟ont pas d‟incidence
sanitaire et les polyphosphates sont autorisés comme adjuvants pour la prévention de
l‟entartrage dans les réseaux (Bontoux, 1993).
I.4. 4.Les éléments traces minéraux ou organiques
I.4.4.1. Les métaux lourds :
Les métaux lourds que l‟on trouve dans les eaux usées urbaines sont extrêmement
nombreux (de l‟ordre de quelque µg/l). les plus abondants sont le fer, zinc, le cuivre et le
plomb. Les autres métaux (manganèse, aluminium, chrome, arsenic, nickel, etc) sont
présents à l‟état de traces. Leur origine est multiple : ils proviennent « des produits
consommés au sens large par la population, de la corrosion des matériaux des réseaux de
distribution d‟eau et d‟assainissement, des eaux pluviales dans le cas de réseau unitaire,
des activités de service (santé, automobile) et éventuellement de rejets industriels »
(Cauchi et al, 1996). Les éléments cités dans la littérature comme étant les plus dangereux
sont le plomb (pb), l‟arsenic (As), le mercure (Hg), le cadmium (Cd) et le nickel (Ni)
(Vilagines, 2003
CHAPITRE I : COMPOSITION DES EAUX USEES
10
I.4.4.2. Les éléments toxiques organique :
Les micro-polluants d‟origine organique sont extrêmement nombreux et variés, ce qui rend
difficile l‟appréciation de leur dangerosité. Ils proviennent de l‟utilisation domestique, des
rejets industriels et des eaux de ruissellement sur les terres agricoles, sur le réseau routier
etc… parmi ces composés chimiques toxiques très persistants et qui ont une grande
lipophilicité, on peut citer les hydrocarbures polycycliques aromatiques, les alkyl-phénols,
chlorophénols, phatalates, les pesticides et les résidus pharmaceutiques actifs. Certains
composés ont un pouvoir de perturber le système endocrinien tel que les hydrocarbures
polycycliques aromatiques et les alkylphénols (Belgiorno et al, 2007).
En effet, plusieurs environnements aquatiques ont été pollués par ces composés en plus des
autres substances pharmaceutiques dont la principale source est les eaux usées (Kimura et
al, 2004). Il s‟est avéré que les stations d‟épuration sont des sources potentielles de ces
produits toxiques (Belgioro et al, 2007 ; Andreozzi et al, 2003). Cependant, en raison de la
faible solubilité de ces éléments organiques, on les retrouvera concentrés dans les boues
plutôt que dans les eaux résiduaires (FAO, 2003).
I.4.4.3. Les substances nutritives :
Les nutriments se trouvent en grande quantité dans l‟eau usée, et constituent un paramètre
de qualité important pour la valorisation de ces eaux en agriculture et en gestion des
paysages (Hamoda, 2004). Les éléments les plus fréquents dans les eaux usées sont l‟azote,
le phosphore, et parfois le potassium, le zinc, le bore et le soufre. Ces éléments se trouvent
en quantité appréciables, mais en proportions très variables que de soit, dans les eaux usées
épurées ou brutes. En outre, la présence de matière organique sous différentes forme dans
l‟eau usée (solides en suspension, éléments colloïdaux et matière dissoutes) peut, par son
effet à long terme sur la fertilité du sol, contribuer également à la stabilité structurale du sol
(FAO, 2003).
CHAPITRE I : COMPOSITION DES EAUX USEES
11
I.5. CARACTERISTIQUES ET COMPOSITION DES EAUX USEES :
I.5.1. Paramètres organoleptiques :
a) Odeur :
L‟eau d‟égout fraiche à une odeur fade qui n‟est pas désagréable, par contre en état de
fermentation, elle dégage une odeur nauséabonde (Ladjel, 2006).
b) Couleur :
La coloration d‟une eau peut être soit d‟origine naturelle, soit associée à sa pollution. La
coloration d‟une eau est donc très souvent synonyme de la présence de composés dissous
et corrélativement la présence de solutés induit une coloration qui ne se limite pas au seul
domaine du visible (Thomas, 1955).
C) Turbidité :
La turbidité représente l‟opacité d‟un milieu trouble. C‟est la réduction de la transparence
d‟un liquide due à la présence de matières non dissoutes. Elle est causée, dans les eaux, par
la présence de matière en suspension (MES) fines, comme les argiles, les limons, les grains
de silice et les microorganismes. Une faible part de la turbidité peut être due également à la
présence de matières colloïdales d‟origine organique ou minérale. Les unités utilisées pour
exprimer la turbidité proviennent de la normalisation ASTM (American Society for
Testing Material) qui considère que les trois unités suivante sont comparables :
Unité JTU (Jackson Turbidité Unit) = unité FTU (Formazine Turbidity Unit) = unitéNTU
(Néphélométrie Turbidité Unit) (Rejsek, 2002).
I.5.2 Paramètres physico-chimique:
I.5.2.1. Température (T) :
La température est un facteur écologique important du milieu. Son élévation peut perturber
fortement la vie aquatique (pollution thermique). Certains rejets présentent des écarts de
température importants avec le milieu récepteur : ce sont par exemple les eaux de
refroidissement des centrales nucléaires thermiques induisant ainsi une forte perturbation
du milieu. La température est mesurée par thermosonde (ou par thermomètre) (Gaujous,
1995).
CHAPITRE I : COMPOSITION DES EAUX USEES
12
Il est important de connaitre la température de l‟eau avec précision. En effet, celle -ci joue
un rôle dans la solubilité des sels et surtout des gaz, dans la détermination du pH, pour la
connaissance de l‟origine de l‟eau et des mélanges éventuels, etc (Rodier, 1996).
I.5.2.2. Le potentiel Hydrogène (pH):
Le pH est un paramètre qui permet de mesurer l‟acidité, l‟alcalinité ou la basicité d‟une eau
(Gomella et Guerree, 1978). Sa mesure doit s‟effectuer sur place de préférence par la
méthode potentiométrique. La mesure électrique, quoique délicate, peut seule donner une
valeur exacte, car elle est indépendante du potentiel d‟oxydoréduction, de la couleur du
milieu, ou de la turbidité et des matières colloïdales (Rodier et Al, 1996).
En milieu côtier et estuarien, certains rejets industriels ou les apports d‟eaux de
ruissellement sont la cause de variation de PH qui s‟avère être, dans ce cas, un indice de
pollution (Aminot et Chaussepied, 1983).
Les organismes sont très sensibles aux variations du PH, et un développement correct de la
faune et de la flore aquatique n‟est possible que si sa valeur est comprise entre 6 et 9.
L‟influence du PH
se fait également ressentir par le rôle qu‟il exerce sur les autres éléments
comme les métaux dont il peut diminuer ou augmenter la disponibilité et donc la toxicité.
I.5.2.3. Conductivité :
La conductivité est la propriété que possède une eau à favoriser le passage d‟un courant
électrique. Elle fournit une indication précise sur la teneur en sels dissous (salinité de
l‟eau). La conductivité s‟exprime en micro siemens par centimètre et elle est l‟inverse de la
résistivité qui s‟exprime en ohm par centimètre. La mesure de la conductivité permet
d‟évaluer la minéralisation globale de l‟eau (Rejsek, 2002). Sa mesure est utile car au –delà
de la valeur limite de la salinité correspondant à une conductivité de 2500µS/cm, la
prolifération de microorganismes peut être réduite d‟où une baisse du rendement
épuratoire.
I.5.2.4. L’Oxygène Dissous :
L‟oxygène est toujours présent dans l‟eau. Sa solubilité est fonction de la pression partielle
dans l‟atmosphère et de la salinité. La teneur de l‟oxygène dans l‟eau ne dépasse rarement
10mg/l. Elle est fonction de l‟origine de l‟eau ; l‟eau usée domestique peut contenir de 2 à
8 mg/l (Ladjel, 2006).
CHAPITRE I : COMPOSITION DES EAUX USEES
13
I.5.3. Paramètres organiques :
I.5.3.1. Demande Chimique en Oxygène (DCO) :
La demande chimique en oxygène (DCO), exprime en mg d‟O2 /l, correspond à la quantité
d‟oxygène nécessaire pour la dégradation par voie chimique est dans des conditions
définies de la matière organique ou inorganique contenue dans l‟eau (Grosclaude,
1999).Elle représente donc, la teneur totale de l‟eau en matière oxydable.
I.5.3.2. Demande Biochimique en Oxygène (DBO) :
Pratiquement, la demande biochimique en oxygène devrait permettre d‟apprécier la charge
du milieu considéré en substances putrescibles, son pouvoir auto-épurateur et d‟en déduire
la charge maximale acceptable, principalement au niveau des traitements primaires des
stations d‟épuration (Rodier, 2005).
La demande biochimique en oxygène après 5 jours (DBO5) d‟un échantillon est la quantité
d‟oxygène consommé par les microorganismes aérobies présents dans cet échantillon pour
l‟oxydation biochimique des composés organiques et/ou inorganiques (Rejsek, 2002).
I.5.3.3. La biodégradabilité :
La biodégradabilité traduit l‟aptitude d‟un effluent à être décomposé ou oxydé par les
micro-organismes qui interviennent dans le processus d‟épuration biologique des eaux
usées.
La biodégradabilité est exprimée par un coefficient K, tel que K = DCO/DBO5 :
Si, K < 1.5 : Cela signifie que les matières oxydables sont
constituées en grande partie de matières fortement biodégradables.
Si, 1.5<K<2.5 : Cela signifie que les matières oxydables sont
biodégradables.
Si, 2.5<K<3 : Les matières oxydables sont peu biodégradables.
Si, K> 3 : Les matières oxydables sont non biodégradables.
Un coefficient K très élevé traduit la présence dans l‟eau d‟éléments inhibiteur de la
croissance bactérienne, tels que, les sels métalliques, les détergents, les phénols les
hydrocarbures …..Etc.
La valeur du coefficient K détermine le choix de la filière de traitement à adopter, si
l‟effluent est biodégradable on applique un traitement biologique, sinon on applique un
traitement physico-chimique (Metahri, 2012).
CHAPITRE I : COMPOSITION DES EAUX USEES
14
I.6.CONCLUSION :
Les eaux usées se caractérisent par des paramètres physico-chimiques et bactériologiques,
qui permettent de déterminer leur éventuelle origine et de connaitre l‟importance de leur
charge polluante.
dans ce chapitre on a présenté, les origines et les principaux caractéristiques des eaux
usées. Avant qu‟elles ne soient rejetées dans le milieu naturel et ne le dégradent, elles
doivent impérativement obéir à des normes établies pour protéger les milieux récepteurs
contre la pollution pour cela, elles sont acheminées vers une station d‟épuration ou elles
subissent plusieurs phases de traitement.
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
15
CHAPITRE II : DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE
LA VILLE D’AIN BEIDA
II.1 PRESENTATION DE LA ZONE D'EMPRUNT :
L‟étude de réalisation de la station d‟épuration a été achevée vers la fin de l‟année 2006.
La réalisation effective du projet était entamée le 16/10/2007 par L‟Entreprise groupement
(Keppel Seghers Belgium NV et Hydro Technique Algérie).
La mise en service de la STEP a était assurée le 01/01/2015, (réception provisoire par
Keppel), le traitement biologique de la station d‟Ain Beida est un procédés à boues
activées a faible charge. (ONA, 2017).
II.1.1 Situation géographique :
La station d‟épuration de la ville d‟Ain Beida est située au sud-ouest de la ville à gauche de
la route national n° 5 en allant vers Oum Bouaghi, elle est implantée sur la rive droite de
l‟oued- l‟Azzabi de superficie de 10 hectares (ONA, 2017).
Figure 1 : Vue de la STEP (Google Earth 2017).
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
16
II.1.2.Impact de la STEP :
La réalisation de la station d‟épuration de la ville d‟Ain Beida est destinée à épurer les
eaux usées rejetée d‟une population, pour objectif essentiel d‟éviter les problèmes de
pollution du milieu récepteur (Oued El Azzabi) :(ONA, 2017).
Protection de la nappe phréatique,
Préserver la santé de la population contre les maladies à transmission hydriques.
Réutiliser les eaux épurées en irrigation.
Réutiliser les boues issues de l‟épuration à des fins agricoles.
II.1.3.Données techniques de la STEP :
Les tableaux 2, 3 et 4 récapitulent les données techniques de la STEP.
Tableau 1: Données technique de la STEP (ONA, 2017).
Donnes techniques de la STEP d’Ain Beida
Wilaya Oum El Bouaghi
Commune Ain Beida
Etat de fonctionnement En marche
Localités raccordées à la STEP Eaux Résiduaires ville Ain Beida
Lieu de rejet Oued – El Azzabi
Entreprises de réalisation Keppel Seghers / Hydro Technique
Superficie de l‟assiette 10 Hectares
Date de mise en service 01/01/2015
Tableau 2:Gestion /Exploitation (ONA, 2017).
Gestion/Exploitation
Organisme gestionnaire Office National de l‟Assainissement
Date de transfert à l'ONA 01/07/2015
Tableau 3: Description de traitement (ONA, 2017).
Filière eaux Filière boues
Entrée des eaux brutes et prétraitement
Traitement biologique
Décanteur secondaire
Chloration
L‟épaississeur primaire
Le digesteur aérobie
L‟épaississeur secondaire
Les lits de séchages
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
17
II.1.4. Charges prise en compte par la station d’épuration :
Les débits pris en charge par la station actuellement, la teneur en nutriment, ainsi les
charges polluantes sont regroupées dans le tableau suivant :
Tableau 4: Qualité et quantité des eaux usées (ONA, 2017).
Paramètres Unité Horizon
2015
Horizon
2033
Charge hydraulique admissible de la STEP
Capacité de la STEP E.H 140000 210000
Débit nominale m3/j 16840 25260
Débit moyen par jour (24h/j) m3/j 702 1052
Débit maximal temps sec m3/h 1179 1736
Débit de pointe rejetée par le temps de pluie m3/h 2947 4340
Teneur en nutriment
Rapport DCO/DBO5 / 1,9 1,9
Teneur en phosphore total mg/l 15 15
Charges polluantes
Charge journalière en DCO Kg/j 14263 21378
Charge journalière en DBO5 Kg/j 7560 11340
Charge journalière en MES Kg/j 9800 14700
Charge journalière en MES réduite Kg/j 8428 12642
II.2.CARACTERISTIQUES D’EAUX AVANT ET APRES LE TRAITEMENT :
II.2.1 Qualité des eaux usées brutes :
La norme de qualité des eaux usées brutes selon ONA (2015), et le journal officiel de la
république Algérienne (2009) sont regroupées dans le tableau suivant :
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
18
Tableau 5: Norme de la qualité des eaux usées brutes (ONA, 2015) et (JORA, 2009).
Paramètres Unité Concentration
(ONA, 2015)
Concentration
(JORA, 2009)
DBO5 mg/l 449 500
DCO mg/l 847 1000
MES mg/l 582 600
NTK mg/l / /
P total mg/l 15 50
N total mg/l 80 150
N-NO2 mg/l / 0.1
PH - 6.5-8.5 5.5-8.5
Température °C 30 30
II.2.2 Qualité de l’effluent traité :
La qualité de l‟effluent traité devra correspondre aux caractéristiques suivantes :
Tableau 6: Norme de la qualité des eaux épurées rejetées (ONA, 2015), (JORA, 2006).
Paramètres unité (ONA, 2015) (JORA, 2006)
DBO5 mg/l 30 35
DCO mg/l 80 120
MES mg/l 30 35
NTK mg/l 40 30
PO4- mg/l 2 10
N total mg/l / 30
N-NO2 mg/l / /
pH - 5.5-8.5 5.5-8.5
Température °C 30 30
Tableau 7: Le rendement minimum d'élimination (ONA, 2015).
Paramètres unité Rendement minimum
d’élimination en %
DBO5 mg/l 93
DCO mg/l 90
MES mg/l 94
NTK mg/l 51
P total mg/l 87
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
19
II.3.DIFFERENTS OUVRAGES DE LA STEP D’AIN BEIDA :
La station se compose de :
II.3.1 Salle de contrôle et commande :
Nous donne une vue générale sur la station. Le schéma synoptique (fig2), qui nous indique
sur l'état de fonctionnement de chaque étape de la station. Relié aux ordinateurs avec un
logiciel de base. La station d‟épuration d‟Ain Beida est raccordée à un système
complètement informatisé de supervision assurant la gestion et la tél-éconduite et la
surveillance à distance de l‟ensemble des installations de la station. IL est possible à tout
moment, de faire apparaitre sur l‟écran l‟état détaillé de toute l‟installation (moteur en
marche ou à l‟arrêt, défauts, niveaux, débit, etc).Si il y a' un problème dans la station il y
aura un signale rouge sur le schéma.
Figure 2:Deux écrans super viseur.
II.3.2 Laboratoire :
Des analyses quotidiennes sont réalisées pour deux échantillons. L'eau usées (brute) et
l'eau après le traitement. Le laboratoire de la STEP est équipé de différentes appareils des
mesures physico-chimiques nécessaires pour les différents analyses sur l'eau et la boue, et
le suivie de performance d‟épuration.
II.3.3. Procédés d'épuration de la station:
Le Schéma principale de la filière de traitement des eaux usées de la ville d‟Ain Beida est
représenté sur la figure suivante :
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
20
Figure 3:Schéma représentant le fonctionnement de la STEP d’Ain Beida.
Les procédés d'épuration agrès dans la station sont :
II.3.3.1. Prétraitement :
Les dispositifs de prétraitement physique sont présents dans toutes les stations d‟épuration,
quels que soient les procédés mis en œuvre à l‟aval. Ils ont pour but d‟éliminer les
éléments solides ou les particulaires les plus grossiers (Ladjel, 2006).
a. By-pass :
Un by-pass est construit afin d‟évacuer les eaux en excès directement vers la fin de la
station, pour les cas d‟urgence ou de maintenance de la station d‟épuration. Le By-pass est
relié avec un canal venturi pour assurer l‟entrée de l‟eau et réglé le débit (ONA, 2017).
b. Paniers grossiers :
Les eaux a traité passent d‟abord par un panier grossier manuel, il est projeté à la tête de la
station d‟environ 100mm (distance entre les barres) sans métier est d‟évité le passage des
gros déchets, et protéger les pompes.
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
21
Figure 4: By-pass et panier grossier.
C. Poste de relevage :
La conception du poste de pompage (poste de relevage) d‟une station de traitement des
eaux usées est en grande partie similaire à la conception de poste de relèvement placé dans
le réseau d‟assainissement. Les principales différences est le choix du type de pompes
utilisées pour assurer cette tâche. Généralement le poste de relevage est équipé de pompes
centrifuges, par contre dans le cas d‟une station d‟épuration plus importante (débit plus
important et variable), une pompe à vis (vis d‟Archimède) est un choix plus judicieux.
Les pompes à vis (vis d‟Archimède) peuvent pomper une variété des eaux usées brutes
contenant des solides et des débris. L‟un des avantages majeurs de ces pompes est la
variabilité du débit de pompage à une vitesse constante, puisque le niveau d‟eau dans le
puisard est le facteur qui influence sur les performances de pompage. Les opérateurs
constatent qu‟une fois installées, les pompes à vis d‟Archimède sont rarement victimes de
problèmes de défaillances (Garbus, 2006).
Equipements de poste de relevage de la STEP (ONA 2017) :
- Conduite des eaux de retours.
- Conduites des eaux de classificateur à sable.
- Conduit des eaux d‟enter.
- Armoire de dosage Fecl3 (chlore ferrique).
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
22
- Les deux grilles grossies.
- Capteur de niveaux.
- 4 pompes submersibles d‟une capacité unitaire de 1100 m3/h et HMT= 14 m chacune
ainsi il est assuré trois pompes puissent relever la charge hydraulique par temps de pluie
(2945m3
/h).
Figure 5: Poste de relevage.
d. Dégrillage :
Le dégrillage permet de protéger la station contre l'arrivée intempestive des gros objets susceptibles
de provoquer des bouchages dans les différentes unités de l'installation. Les éléments retenus sont,
ensuite, éliminés avec les odeurs ménagères (Degremont, 1978).
Les grilles peuvent être verticales, mais sont le plus souvent inclinées de 60° à 80° sur
l‟horizontale (Dufournet, 1974).
Dégrillage grossier :
Avant le relevage on a deux grilles automatiques à chaines inclinés de 60°et l‟espace entre
les barreaux égale à 40 mm, équipé chacun d‟une grille à nettoyage automatique de sans
rôle et de retenir les gros déchets. Pour éviter le colmatage des pompes de relèvement et
l‟accumulation de déchets non biodégradables (plastiques…) sur les ouvrages (ONA,
2017).
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
23
Tableau 8: Caractéristiques de grille grossier (ONA, 2017).
Désignation Caractéristiques
Nombre de grille 2 en service
Largeur du canal 1 600 mm
Distance entre les barreaux 40 mm
Angle d‟inclinaison 60 °
Epaisseur des barreaux 10mm
Figure 6: Dégrillage grossier.
Dégrillage fin :
Les eaux brutes passent au travers de grilles fines de type grille inclinée, qui permettent de
retenir les déchets solides plus petits. Il y a deux grilles automatiques inclinées à nettoyage
automatique pour but d‟éliminer les matières fines et éviter le bouchage et la dégradation
des équipements en aval. Le tableau 10 résume leurs caractéristiques.
Tableau 9:Caractéristiques de grille fine.
Désignation Caractéristiques
Nombre de grille 2 en service
Largeur du canal 1 600 mm
Distance entre les barreaux 8 mm
Angle d‟inclinaison 60 °
Epaisseur des barreaux 6 mm
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
24
Figure 7: grille fine.
e) Dessablage et déshuilage :
Le dessableur- déshuileur est installé à l‟entrée de la station d‟épuration en aval des grilles,
sa fonction est de protéger les équipements de traitement en éliminant le sable dans les
eaux brutes, (le dessableur – déshuileur est du types rectangulaire aéré). L‟aération à
comme but de garder les matières organiques solides ou suspension et permettre au sable
de décanter dans la chambre (le sable décanté est pompé vers une aire d‟égouttage avant
transfert dans une benne par le classificateur a sables).
Les graisses flottantes en surface sont raclées ensuite vers le digesteur anaérobie.
Un dimensionnement correct doit permettre d‟éviter le dépôt des matières organiques, la
vitesse d‟entraînement recommandé pour cela varie entre 0,2 à 0,4m/s (ONA, 2017).
Tableau 10: Caractéristiques de dessableur déshuileur (ONA, 2017).
Désignation Caractéristiques
Type de dessableur Rectangulaire aéré
Nombre de canal 2 en service.
Longueur 31 m.
Largeur 3,5 m (2,3m dessablage et 1,2m déshuilage)
Hauteur d‟eau active 2,21 m.
Volume dessablage 166 m3.
La vitesse Ve 0,35m/s
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
25
Figure 8: Dessableur - déshuileur.
Classificateur à sable :
Le classificateur à sable extrait les sables de l‟eau résiduelle pompée par les pompes à
sables et les décharger sur la benne transporteuse commune aux refus. Les matières
décantées seront collectées et envoyées vers deux séparateurs de sable, cela pour éviter le
colmatage des canalisations de transfert.
II.3.3.2. Traitement secondaire (traitement biologique) :
a).Bassin biologique-(procédé à boues activés) :
Le procédé à boues activées est un système fonctionnant en continu dans lequel, des micro-
organismes sont mis en contact avec les eaux usées contenant des matières organiques. De
l‟oxygène est injecté dans le mélange, permettant de fournir aux bactéries ce l‟élément
vital à leurs besoins respiratoires.
En fait, on peut considérer que le système à boues activées est une extension artificielle des
phénomènes d‟épuration naturels. Dans un cours d‟eau ou une rivière, les phénomènes
entrant en jeu sont identiques à ceux présents dans les systèmes à boues activées, seule
varie la concentration en micro-organismes dans le milieu et, à fortiori, la vitesse de la
réaction de dégradation (Gaid, 1984).
La station d´épuration d‟Ain Beida est du type système à boues activées, travaillant à faible
charge massique avec stabilisation aérobie séparée des boues. Les eaux dessablées et
déshuilées arrivent, en provenance du prétraitement vers le bassin biologique, Le mélange
eaux usées/boues est fait dans une zone de contact du bassin biologique.
Le bassin biologique est constitué de trois compartiments pour l‟élimination de la pollution
d‟eaux usée.
Le bassin biologique est composé de trois zones: (ONA, 2017).
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
26
La zone anaérobie (sans O2) : Le phosphore restant est absorbé par les bactéries et
éliminé à 30% (déphosphoration).
La zone anoxie (pauvre en O2) : Les nitrates sont réduits en azote gazeux qui est
restitué à l'atmosphère par les micro-organismes nitrifiants (dénitrification).
NO3- NO2
-N2 (gaz)
La zone aérobie (avec aération) : Elimination de la pollution carbonée 70%
à80%.
Elimination l‟azote par :
Nitrification micro- organisme anaérobie, oxydation de l‟azote organique ou
ammoniacale ou nitrate.
Oxydation de nitrite en nitrate les bactéries azote.
La nitrification. Il s‟agit de l‟oxydation de l‟ammoniaque en nitrite, puis en nitrate par des
bactéries nitrifiantes : (ONA, 2017).
NH4+ NO2
- NO3
-
Tableau 11: Caractéristiques de bassin biologique (ONA ,2017).
Désignation Caractéristiques
La forme de bassin rectangulaire.
Nombre de vois 3 en service et 1 secours.
Longueur 96 (m)
Largeur 60 (m)
Profondeur 7 (m)
Volume aéré 29625 (m3)
Volume anaérobie 2250 (m³)
Volume anoxie 4200 (m³)
L‟âge des boues [12 -20 jours]
Temps de séjours 49 h
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
27
- Système d’aération :
L‟aération et de type fines bulles à disposition en plancher d‟insufflation de l‟air est de
4,70m, La hauteur d‟eau est de 5 ,1m. Des diffuseurs à disque avec membrane de silicone
élastique sont utilisés. Pour le maintien les cadres des diffuseurs peuvent être retirés des
bassins pendant l‟exploitation sans abaisser le niveau d‟eau.
Figure 9: Bassin biologique et système d’aération.
b).Bassin de dégazage :
Bassin d‟élimination des gaz qui reste après le bassin biologique pour assurer la bonne
fonction de décanteur, on crée un brassage pour éliminer le gaz présent dans l'eau.
Figure 10: Bassin de dégazage.
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
28
C).Décanteur :
Le décanteur avec un racleur fixé à une charpente tournant autour de l‟axe du bassin. Sa
conception est différente suivant les modèles fabriqués. Il peut comporter une seule lame
en forme de spirale ou une série de raclettes en jalousie. Il comprend un fut central creux
ou arrive l‟eau brute d‟où elle est répartie généralement par une cloison siphoïde annulaire.
Le dispositif de raclage permet d‟amener les boues vers une fosse centrale d‟où partent les
tuyauteries d‟extraction. De plus, un racleur de surface pousse les corps flottants vers une
écumoire d‟où ils peuvent être envoyés soit vers le puits à boues, soit vers un poste séparé.
La construction la plus habituelle est l‟utilisation du pont racleur à entrainement
périphérique. Le racleur de surface est fixé d‟une manière rigide à la passerelle tournante.
Lorsque le modèle est conçu selon un entrainement central, la charpente est constituée de
deux bras radiaux suspendus à une couronne dentée centrale. Dans tous les cas, un groupe
motoréducteur assure la rotation du système. La pente du radier sur laquelle on effectue le
raclage des boues est de 4 à 10% (Gaid, 1984).
Figure 11: Décantation des boues activées à faible charge (Allaoui, 2009).
Tableau 12: Caractéristiques de décanteur (ONA, 2017).
Désignation Caractéristiques
Nombre de bassin 3 et 1 secoure.
Type de bassin Circulaire
Type de racleur racleur d‟aspiration (demi-diamètre avec fond plat).
Hauteur d‟eau 4 (m).
Diamètre 24 (m).
Surface 1018 (m2).
Volume 4521(m3).
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
29
Figure 12: Décanteur.
d).Bassin de chloration :
L‟ouvrage de la chloration installée à l‟sortie de la STEP en aval des décanteurs. La
désinfection se fera à l‟hypochlorite de sodium NaClO dans un bâtiment aéré avec les
dispositifs de sécurité nécessaires.
-Remarque : l‟opération de chloration au niveau de la STEP est actuellement en arrêt.
Tableau 13: Caractéristiques de bassin de chloration (ONA, 2017).
Désignation Caractéristiques
Nombre de bassin de chloration 1
Hauteur d‟eau 4 (m).
Longueur 30 (m).
Largeur 28 (m).
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
30
.
.
Figure 13: Bassin de chloration et évacuation des eaux épurées vers le milieu récepteur.
II.3.3.3. Traitement des boues :
a).Puits distributeur des boues :
Les boues aspirées des fonds des décanteurs sont ensuite amenées dans le puits de
pompage des boues de recirculation.
Trois pompes submersibles assurent la recirculation des boues vers les bassins biologiques,
Les boues de recirculation sont refoulées vers les bassins biologiques où elles sont
mélangées aux eaux prétraitées.
Deux pompes submersibles refoulent les boues en excès vers le bassin d‟épaississement
des boues.
b).Recirculation des boues :
Afin de maintenir une concentration constante en boues dans le bassin d‟aération, on
effectue un recyclage des boues. Celui-ci se réalise à partir des boues décantées, c'est-à-
dire qu‟elles sont recyclées à partir des boues du décanteur secondaire.
Le débit de retour des boues peut varier entre 15% et 100%du débit moyen de l‟effluent
traité (Gaid, 1984).Le dispositif de recirculation assurant le retour vers le bassin d'aération
de la boue biologique récupérée dans le clarificateur. Cela permet de maintenir dans ce
bassin la quantité (ou concentration) de micro-organismes nécessaire pour assurer le
niveau d'épuration recherché, un dispositif de fourniture d'oxygène à la masse bactérienne
présente dans le bassin d'aération (ONA, 2017).
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
31
c).Epaississeur primaire :
L‟épaississeur de boue en excès est destiné à épaissir les boues produites en excès dans le
traitement biologique, auparavant décantées dans les décanteurs secondaires, les boues
épaissies sont pompées vers le digesteur aérobie.
Tableau 14: Caractéristiques d’épaississeur primaire (ONA, 2017).
Paramètre Caractéristiques
Nombre d‟ouvrage 2
Type de l‟ouvrage Circulaire
Diamètre 14,00 m
Surface 214 m 2
Hauteur totale 3 m
Quantité des boues en %excès 5,266 Kg/j
Débit journalier (MES= 0,58%) 908 m 3 /j
MES initiales 1,3%
MES finales 4,0%
Charge superficielle 35 Kg/m2 /j
Temps de séjour 6,5 h
Débit de boues épaissies 695 m 3 /j
Débit de surnageant 1,385 m 3 /j
Figure 14: Epaississeur.
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
32
d).Digesteur aérobie :
Le digesteur aérobie ou en appeler le stabilisateur des boues c‟est ouvrager consister en
plusieurs agitateur pour éviter les dépôts les boues dans le fond de bassin. En réaliser de
deux vois de le digesteur a pour but de stabilisation des boues.
Tableau 15: Caractéristiques de digesteur aérobie (ONA, 2017).
Paramètre Caractéristiques
Nombre d‟ouvrage 2
Longueur d‟un bassin 36 m
Largeur d‟un bassin 16 m
Hauteur d‟eau 5 m
Volume totale d‟aération 5,200 m3
Débit boue épaissie 243 m 3 /j
MES initiales 4,5%
Temps de séjour 7 J
Quantité des boues totales (augmentation de la quantité de 9,767kg/j
par 10% en raison des graisses, flottants….) 10,852 Kg/j
Matières organiques 68%
Quantité de boues organiques 7,333 Kg/j
Elimination des matières organiques 33%
MES finales 3,5%
Besoin en oxygène / air comprimé
Besoin en oxygène spécifique 1,25 Kg o2 /kgMES
Consommation maximale 565Kg O2 /h
Besoin en air comprimé 8,125Nm3 /h
Figure 15: Digesteur aéré.
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
33
e).Epaississeur secondaire :
C‟est ouvrager comme le l‟épaississeur primaire pour réduire le maximum les eaux dans
les boues avant verser vers lits des séchages.
Tableau 16: Caractéristiques de l'épaississeur secondaire (ONA, 2015).
Paramètre Caractéristiques
Nombre d‟ouvrage 1
Diamètre 19 m
Surface 284 m 2
Hauteur totale 4 m
Quantité de boues 22,059 Kg/j
MES initiales 3,2%
MES finales 7%
Charge superficielle 78 Kg/m2 /j
Temps de séjour 18 H
Débit de boues épaissies 315 m3/j
Débit de surnageant 381 3/j
f).Lit de séchage des boues :
Les boues épaissies s‟écoulent par gravité des épaississeurs vers l‟un des lits de séchage,
L‟eau surnageant est drainée manuellement des lits par un système vannes et renvoyée à
l‟enter de la station pour être traitée. Le reste de l‟eau s‟évapore et les boues sèchent à l‟air.
La température est un facteur très important pour séchés les boues rapidement.
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
34
Tableau 17: Caractéristiques des lits de séchage (ONA, 2017).
Paramètre Caractéristiques
Nombre d‟ouvrage 10
Longueur de lit 50 m
Largeur de lit 25 m
Surface du lit 1250 m2
Surface totale 12500 m2
Quantité de boues 7,600 Kg/j
MES 3,8%
Volume de boue 152 m3/j
Couche de boue 1 m
Durée de séchage 90 J
Figure 16: Lits de séchages.
II.4 CONCLUSION :
Dans ce chapitre, on a présenté une description générale de la station d‟épuration de la ville
d‟Ain Beida, et le fonctionnement de chaque ouvrage de la station.
L'épuration des eaux usées de la zone d‟étude s'effectue grâce à un procédé à boue activée
à faible charge en passant par des différentes étapes successives dont les principales sont :
CHAPITRE II DESCRIPTION DE LA STATION D’EPURATION DE LA VILLE D’AIN BEIDA
35
étape primaire qui est constituée par le prétraitement, l‟étape secondaire associée à
l'épuration biologique et la décantation, la dernière étape consiste à traiter ce qui a été
précipité sous forme de boue.
CHAPITRE III LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE DESSABLEUR
36
CHAPITRE III : LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE
DESSABLEUR
III.1. INTRODUCTION :
Les eaux usées brutes à leur arrivée à la station doivent généralement subir, un
prétraitement qui est composé d‟un certain nombre d‟opérations successives, uniquement
physiques ou mécaniques. Il est destiné à extraire de l‟eau usée, la plus grande quantité
possible d‟éléments dont la nature ou la dimension constitueront une gêne pour le
traitement ultérieurs. Selon la nature des eaux à traiter et la conception des installations, le
prétraitement peut comprendre les opérations : (le dégrillage), principalement pour les
déchets volumineux, (le dessablage) pour les sables et les graviers et (le dégraissage-
déshuilage ou d‟écumage-flottation) pour les huiles et les graisses.
III.2. LES MATIERES EN SUSPENSIONS (MES)
III.2.1.Origine de MES :
L‟eau véhicule de fines particules de matières solides en suspension (MES) décelable
pondéralement par centrifugation, filtration ou même par spectrophotométrie (Arrignon,
1998). Suivant leur densité et les caractéristiques du milieu récepteur, ces MES se déposent
plus ou moins loin en aval, produisant une pollution mécanique et augmentant la turbidité
des eaux.
La teneur des eaux en matières en suspension est très variable selon les cours d‟eau et est
fonction de la nature des terrains traversées, de la saison, des travaux et des rejets (Rodier,
1996). Elle est également le fait de l‟érosion accélérée des sols à la suite de déboisement,
de surcharge de pâturages ou mauvaises pratiques culturels.
La nature et la concentration des matières en suspension jouent un rôle prétendant dans la
formation de la couleur des eaux avec une diminution de leur transparence.
L‟énergie lumineuse disponible pour la photosynthèse peut ainsi se considérablement
réduite avec des modifications quantitatives et qualitatives importantes du peuplement
végétal (Leynaud&Verrel, 1980).
L‟asphyxie des poissons par colmatage des branchies est souvent la conséquence d‟une
teneur élevée en MES (Rodier, 1996 ; Arrignon, 1998), de même que le colmatage des
sédiments de fond avec asphyxie des organismes benthiques et des œufs des poissons
frayant sous les graviers (Tufferry, 1980).
CHAPITRE III LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE DESSABLEUR
37
III.2.2 Catégories de MES :
III.2.2.1.Les matières en suspension (MES) :
Les matières en suspension comprennent toutes les matières minérales ou organiques qui
ne se solubilisent pas dans l‟eau. Elles incluent les argiles, les sables, les limons, les
matières organiques et minérales de faible dimension, le plancton et autres
microorganismes de l‟eau.
La quantité de matières en suspension varie notamment selon les saisons et le régime
d‟écoulement des eaux. Ces matières affectent la transparence de l‟eau et diminuent la
pénétration de la lumière. Par ailleurs, les matières en suspension peuvent accumuler des
quantités élevées de matières toxiques (métaux, pesticides, huiles minérales, hydrocarbures
aromatiques polycycliques…). Les matières en suspensions sont exprimées en mg/l
(Squilbin et Yourassowsky, 2005).
Les concentrations en MES dans les eaux usées sont très variables, et sont de l‟ordre de
100 à 300 mg/l (Gaid, 1984).
a).Les matières minérales :
C‟est la différence entre les matières en suspension et les matières volatiles. Elles
représentent donc le résidu de la calcination, et correspondent à la présence de sels, silice,
poussières par exemple (Gaid, 1984).
Quelques paramètres minéraux :
Conductivité électrique :
La conductivité, caractéristique physico-chimique de l‟eau liée à la concentration des
substances dissoutes et à leur nature. Les matières organiques et colloïdes ne présentent
qu‟une faible conductivité. Elle varie avec la température.
La conductivité électrique d‟une eau est la conductance d‟une colonne d‟eau comprise
entre deux électrodes métalliques de 1 cm² de surface et séparées l‟une de l‟autre de 1 cm.
La conductivité électrique s‟exprime en micro siemens/cm.
La mesure de la conductivité permet d‟avoir très rapidement une idée sur la concentration
des sels dissous dans l‟eau. Une conductivité élevée traduit soit des pH anormaux, soit le
plus souvent une salinité élevée (Rodier, 2009 ; Rejsek, 2002).
CHAPITRE III LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE DESSABLEUR
38
Tableau 18: Rapport entre la conductivité et la minéralisation (Rodier, 2009).
Conductivité Minéralisation
0 – 100 mS/cm Minéralisation très faible
100 – 200 mS/cm Minéralisation faible
200 – 333 mS/cm Minéralisation moyenne accentuée
333 – 666 mS/cm Minéralisation accentuée
666 – 1 000 mS/cm Minéralisation importante
> 1 000 mS/cm Minéralisation élevée
Le pH :
Le pH (potentiel hydrogène) mesure la concentration en ions H+de l‟eau. Le pH doit être
impérativement mesuré sur le terrain à l‟aide d‟un pH-mètre.
Par définition le pH est le logarithme décimal de l‟inverse de la concentration H+
(Djemmal, 2009).
Minéralisation globale :
La minéralisation traduit la teneur globale en sels minéraux dissous, tels que les
carbonates, bicarbonate, chlorures, sulfates, calcium, sodium, potassium, magnésium.
Une minéralisation excessive donne un gout salé et peut avoir des effets laxatifs (Bounnin,
1982).
Résidu sec :
Le résidu sec donne une information sur la teneur en substances dissoutes non volatiles (le
taux des éléments minéraux). Suivant le domaine d‟origine de l‟eau cette teneur peut varier
de moins de 100 mg/l (eaux provenant de massifs cristallins) à plus de1000 mg/l.
(Berné,1991).
III.2.2.2. Les matières colloïdales :
Les particules en suspension, de taille comprise entre 0,1 et 1 à 2 microns ont une surface
spécifique qui est considérable et chargée électro négativement dans la quasi-totalité des
situations. Les particules sont ainsi soumises à des forces électrostatiques de répulsion qui
CHAPITRE III LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE DESSABLEUR
39
les maintiennent en suspension indéfiniment (potentiels zéta de -5 à-20mV). Pour pouvoir
les précipiter ou les filtrer, on doit faire appel à des coagulants minéraux, sels d‟Al ou de
Fe, dont la dissolution dans l‟eau libère les charges électropositives susceptibles de
neutraliser les charges négatives des colloïdes et d‟annuler le potentiel zéta. L‟importance
de l‟état colloïdal peut être estimé, en première approche, par la turbidité, sinon par la
couleur de l‟eau (Berné, 1991).
Turbidité :
Elle définit l‟opalescence d‟une eau due beaucoup plus aux particules colloïdales en
suspension et aux matières organiques « dissoutes » qu‟aux seules MES.
Elle est mesurée conventionnellement par comparaison avec des solutions étalons dans des
néphélomètres, selon les unités suivantes :(Berné, 1991).
U.I. unités internationales, avec étalon à base de Formazine.
Unités de silice, avec étalon de kieselghuhr.
Goutes de mastic surtout employées pour caractériser des eaux clarifiées.
Il n‟y aucune correspondance sure entre ces unités. A titre d‟ordre de grandeur, l‟eau de
seine présente des turbidités :
Avant traitement, de 5à 10 U.I.
Après floculation-décantation, de 1 à 2 U.I.
Après filtration, 0,1 à0, 5 U.I.ou 5 gouttes de mastic.
Couleur :
Elle est mesurée par comparaison avec une solution de platine- cobalt. Par exemple, l‟eau
de Seine peut présenter une coloration de 10 à 15 mg/l Pt, s‟élevant en période pluviale à
60-70.
Elle est due aux matières organiques dissoutes, au fer ferrique précipité à l‟état
d‟hydroxyde colloïdal, au fer ferreux lié à des complexes organiques et à divers colloïdes
(Berné, 1991).
CHAPITRE III LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE DESSABLEUR
40
Tableau 19: Temps de décantation de différentes particules d’après la loi de STOKES
(Urinos, 2005).
Diamètre de
Particule
Type de particule
Temps de
décantation
pour
1 m d’eau
Surface
spécifique
m2.m
-3
-
mm µm
10 1 10-1
10-2
104
103
102
10
Gravier Sable Sable fin
Limon
1 seconde 10 secondes 2 minutes
2 heures
6.102 6.103 6.104
6.105
MES
Décantation
10-2
10-3
10-3
10-4
10-5
10 1
1 10-1
10-2
Kyste de protozoaire Argile
Bactérie Colloïde Colloïde
20 heures 2 jours
8 jours 2 ans 20 ans
6.105 6.106
6.106 6.107 6.108
Colloïdes
III.2.3.Caractérisation de la matière organique :
La matière organique naturelle a un caractère hétérogène, et se compose de carbone
dissous (COD), colloïdale (COC) et de carbone organique sous forme particulaire (COP).
Les fractions de COD sont généralement plus importantes que les fractions de COP. La
détermination de la fraction de carbone organique particulaire se fait par filtration dans un
filtre de 0,45 μm. Quant aux particules de dimension supérieure à 0,45 μm, elles peuvent
généralement être classifiées en deux groupes, c'est-à-dire en substances non humiques et
humiques. Les substances non humiques de ce groupe sont non solubles en milieu acide,
c‟est-à-dire de pH<2 et le deviennent à des valeurs de pH plus élevées. Les substances
humiques restent non solubles, quelles que soient les valeurs de pH (Jansen, 2005).
Tableau 20: Origine des polymères présentent dans les ressources en eaux (Croue et al, 2000
et Malleviale et al, 1982).
Types de bio polymère Origines
Polysaccharides
(stockés sous forme d‟amidon, ou structurel
sous forme decellulose)
Aquatique (algues et bactéries)
Sol (résidus de plantes)
Protéines Aquatique (algues et phytoplancton)
Sucres aminés Parois cellulaires des bactéries et Champignons
Polyhydroxyaromatiques (PHA) Plantes (lignine)
Aquatiques (algues, diatomées, animaux)
CHAPITRE III LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE DESSABLEUR
41
III.3. DESSABLEUR :
III.3.1.Dessablage:
Le dessablage a pour but d‟extraire des eaux brutes les graviers, les sables, les verres
brisés, les coquilles d‟œufs, et les particules minérales plus ou moins fines ayant une
vitesse de sédimentation sensiblement supérieure à la matière organique. Le dessablage est
prévu pour protéger les équipements mécaniques à l‟abrasion et à l‟usure, de réduire la
formation de dépôts dans les canalisations et les canaux, et de réduire la fréquence de
nettoyage du digesteur qui est nécessaire en raison des particules accumulés.
Un but secondaire, mais cependant pas le moins extrêmement souhaitable du système
d‟élimination du sable est de séparer les grains de la matière organique dans les eaux usées.
Cette séparation permet à la matière organique d‟être traité dans les processus subséquents.
Dans un dessableur à flux horizontale, pour assurer l‟élimination des grains et empêcher
que la matière organique se dépose, trois conditions doivent être remplies (Steel et
McGhee, 1979) :
1. La vitesse d‟écoulement à la sortie du dessableur doit être égale à la vitesse de
sédimentation des particules inertes.
2. La vitesse horizontale doit être inférieure à la vitesse d‟érosion des particules inertes.
3. La vitesse horizontale doit être supérieure à la vitesse de décantation des particules
organiques.
Dans les années 1950, la philosophie de conception de dessableur implique que
l‟écoulement horizontal doit capturer les particules de sable de diamètre de 200µm et une
densité proche de 2,65 (Fair et Geyer, 1954).
Des recherches ont révélés que la gamme de densités des grains de sable est de l‟ordre de
1,1à 2,7(Metcalf & Eddy, 2003).En outre, il est reconnu que la graisse et autres matières
organiques fréquemment recouvre le grain de particules inorganiques. Ainsi, ni la densité,
ni la taille d‟une particule de grain ne peut être décrite en termes d‟un grain de sable seul.
Une mesure plus réaliste appelé la taille équivalente de sable (TES) est préféré (Wilson et
al, 2007a).
III.3.2. Déshuilage-dégraissage :
Le déshuilage-dégraissage se rapporte à l‟extraction de toutes les matières flottantes d‟une
densité inférieure à celle de l‟eau. Ces matières sont de natures très diverses et leurs
quantités s‟estime par la mesure des « matières extractibles par solvants ». La teneur des
eaux usées en matières extractibles est de l‟ordre de 30 à 75 mg/L.
CHAPITRE III LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE DESSABLEUR
42
Néanmoins, certains rejets industriels (abattoirs, laiteries…) peuvent élever ces valeurs à
300-350 mg/l.
Les huiles et graisses, lorsqu‟elles ne sont pas émulsionnées, sont séparées sous forme de
boues flottantes dans des ouvrages comportant une zone d‟aération ou les bulles d‟air
augmentent la vitesse de montée des particules grasses et une zone de tranquillisation ou
s‟effectue la récupération.
Le temps de séjours dans ce type d‟ouvrage est de 5 à 12 min. le débit d‟air insufflé est de
l‟ordre de 0,2 m3 par mètre cube d‟eau et par heure.
Le plus souvent, les fonctions de dessablage et de déshuilage sont combinées dans un
même ouvrage qui met en œuvre les principes de fonctionnement cités précédemment
(Gaïd, 1993).
III.3.3. Différents types de dessableur :
III.3.3.1. Dessableur à nettoyage mécanique :
Ces dessableur sont munis d‟un équipement mécanique pour la collecte, l‟élévation et le
lavage des sables qui fonctionnent de façon continue ou intermittente, des lames de raclage
oudes charrues tournées par un lecteur de mètre, collecter le sable déposé sur le sol de
dessableur.
Les sables ainsi recueilli est élevé au niveau du sol par des plusieurs mécanismes tel que
les ascenseurs à godets, la pompe à jet, les vis et l‟élévation d‟air.
Les mécanismes de lavage de sable sont également de plusieurs conceptions dont la plupart
sont essentiellement des dispositifs d‟agitation utilisant de l‟eau ou l‟air pour produire une
action de lavage.
En mode intermittent (normalement une ou deux fois par jour) une capacité de stockage
suffisante pour maintenir le grain entre les intervalles d‟élévation du grain devrait être
fournie (The expert commette, 1980).
III.3.3.2.Dessableur à nettoyage manuelle :
Ceux-ci devraient prévoir une capacité adéquate pour le stockage du grain entre les
intervalles de nettoyage. Ces citernes doivent être nettoyées au moins une fois par semaine.
La méthode la plus simple de retrait est au moyen de pelle et de baleines de roues (The
expert commette, 1980).
CHAPITRE III LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE DESSABLEUR
43
III.3.3.3. Dessableurs circulaire :
Le dessableur circulaire alimenté tangentiellement et dans lesquels, les sables sont projetés
vers la paroi et redescendent en décrivant une spirale d‟axe vertical. La vitesse de passage
de l‟ordre de 0,8 m/s et le temps de séjour est de 1min environ. Le volume de sable
recueilli dans le dessableur varie entre 5 et 12 litres par habitants et par an. Il dépend de la
nature de l‟effluent, du type de réseau, de l‟état de la voirie etc… (Gaid, 1984).
Figure 17: Dessableur de type circulaire (Umesh, 2011).
III.3.3.4. Dessableur type vortex :
Il existe deux modèles d‟unités de grille de vortex à fond plat et une petite ouverture pour
recueillir du sable, et du dessableur avec un fond en pente et une large ouverture dans la
trémie.
Le flux dans un système de gruau à vortex devrait être droit, lisse et simplifié. La longueur
du canal d‟entrée droite est typiquement sept fois la largeur du canal d‟entrée. Soit 4.6m.
Selon la plus grande des deux. La plage de vitesse idéale dans l‟affluence est généralement
de 0.6 à 0.9 m/s, à 40 à 80%du débit maximal. Une vitesse minimale de 0.15m/s doit être
maintenue en tout temps, car les vitesses inferieures ne porteront pas de grain dans le
dessableur (WEF, 1998).
Les avantages et les inconvénients du dessableur aéré sont résumés dans le tableau ci-
dessous.
CHAPITRE III LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE DESSABLEUR
44
Tableau 21: Avantages et inconvénients des dessableurs à vortex (Umesh, 2011).
Avantages Inconvénients
•Supprimer un pourcentage élevé de grain fin.
• Avoir une efficacité d'élimination constante
sur une large gamme de flux.
• La "empreinte" (dimension horizontale) est
faible.
• Perte de charge à travers un système vortex
est minimal, généralement 6 mm.
• Énergie efficace et nécessite moins d'énergie
que les autres systèmes.
• Aucun roulement ou pièces immergées
nécessitant une maintenance.
• Des capacités de pose très élevées sont
possibles.
• Pour les petits flux, des unités en acier
inoxydable complètes sont disponibles en
évitant les constructions en béton
• Les modifications dans le système sont
difficiles à un stade ultérieur.
• Les pales de l'hélice peuvent rassembler des
chiffons.
Figure 18: Dessableur type vortex (Umesh, 2011).
CHAPITRE III LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE DESSABLEUR
45
III.3.3.6. Dessableur horizontale carrée :
Ce type de grille est utilisé depuis plus de 60 ans, un réservoir de détritus (ou un
dégraisseur de réservoir carré) est un réservoir de décantation à niveau constant et à faible
détention.
L'influence est répartie sur la section transversale du réservoir par des aubes / portes, les
eaux usées traversent le réservoir et débordent grâce à un déversoir en décharge gratuite.
Les débits dépendent de la taille des particules et de la température du liquide .Les solides
ont enlevés en faisant pivoter le mécanisme de ratissage sur un carter sur le côté du
réservoir, à partir de là, le sable est nettoyé et pompé (M.M. Ghangrekar, IIT Kharagpur,
2014).
Figure 19: Dessableurs horizontales carrées (M.M. Ghangrekar, IIT Kharagpur, 2014).
Tableau 22: Avantages et inconvénients de dessableur horizontale carrée (Umesh, 2011).
Avantages Inconvénients
• Les chambres carrées de débit horizontal
(réservoirs Detritus) ne nécessitent pas de
contrôle de débit car tous les roulements et
pièces mécaniques mobiles sont situés au-
dessus de la ligne d'eau.
• Les chars Detritus ont de la difficulté à obtenir
une répartition uniforme des flux sur une large
gamme de flux
• Ce type de système d'élimination supprime de
grandes quantités de matière organique, en
particulier à faible débit.
CHAPITRE III LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE DESSABLEUR
46
Tableau 23: Avantages et inconvénients de dessableur horizontale carrée (suite) (Umesh,
2011).
• Il y a une perte de charge minimale dans ce
type d'unité.
• Dans les installations peu profondes (moins de
0,9 m), le bras de râteau du mécanisme de raclage
peut créer de l'agitation de grains enserrés et
l'amener à nouveau en suspension.
III.4.CAS PARTICULIER-DESSABLEUR COULOIR :
III.4.1.Définition :
III.4.4.1. Dessableur couloir :
On insuffle de l‟air qui provoque une rotation du liquide et crée ainsi une vitesse constante
de balayage du fond, perpendiculaire à la vitesse de transit, laquelle beaucoup plus faible.
La vitesse d‟eau à travers le fond du bassin est influencée par la taille des particules et la
densité des particules qui vont se déposer (Albrecht, 1967 ; Sawicki, 2004).L‟action de
roulement induit par les diffuseurs d‟air est indépendante du débit de transit. La vitesse de
diffusion de l‟air et de la forme du bassin régit la vitesse de rouleau. Les particules sont
déplacées par l‟écoulement en spirale vers le fond de la cuve.
Le sable est extrait soit mécaniquement ou par raclage vers un poste de réception, puis
repris par pompage, soit directement par pompe suceuse montée sur pont roulant.
Les avantages et les inconvénients du dessableur aéré sont résumés dans le tableau ci-
dessous.
CHAPITRE III LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE DESSABLEUR
47
Tableau 24: Avantages et inconvénients de dessableur aéré (WEF, 1998 ; Spangler,
2006).
Bien qu‟il n‟y ait pas d‟arguments formels pour l‟efficacité requise de dessablage,
généralement il a été supposé qu‟un dessableur aéré fonctionne correctement devrait
supprimer 100% de la fraction de sable supérieur à200µm de diamètre et 65à 75 % de la
fraction de sable entre 100µm et 200µm. En outre, la teneur en matière organique du grain
capturée ne devra pas dépasser 10% (Imhoff et Imhoff, 2007).
Figure 20: un dessableur aéré (Umesh, 2011).
Avantages Inconvénients
Efficacité constante sur une large
gamme de débit
Perte de charge minimale
Teneur en matière organique peut
être contrôlé par le taux de l‟air
Bassin peut être utilisé pour ajouter et
mélanger les produits chimiques.
Consommation électrique élevée
Main-d‟œuvre nécessaire pour
l‟entretien de système d‟air
Les composés organique volatils
peuvent être libérés
Présence d‟odeur nuisible
Entretien de l‟équipement
d‟enlèvement
CHAPITRE III LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE DESSABLEUR
48
III.4.2.Dimensionnement d’un dessableur couloir :
III.4.2.1.calcul de la section verticale (Sv) :
Sv= 𝑸𝒎𝒂𝒙
𝒗..............................................(1)
Avec :
Qmax : Débit des eaux usées maximal.
V : Vitesse d‟écoulement de l‟eau dans le dessableur (0,3 m/s) (Gaid, 1984).
III.4.2.2.Calcul de profondeur (h) et la largeur (b) :
Pour évité la turbulence il faut minimiser le nombre de Reynolds, pour cela on utilise la
condition suivant :
𝒃
𝒉<5 (Gaid, 1984).
b : largeur de dessableur.
h : profondeur mouillé.
III.4.2.3.Calcul de section horizontal (Sh) :
On applique la relation de HazenWiliams valable pour le phénomène de décantation
Sh=𝑸𝒎𝒂𝒙
µ..............................................(2) (Gaid, 1984).
III.4.2.4.calcul de vitesse de chute :
VS= 𝒈
𝟏𝟖 𝑺−𝟏
µ D2
………………………………………(3) (M.M. Ghangrekar,IIT Kharagpur, 2014).
Nombre de Reynolds (Re):
Re= 𝑽𝑫
µ (M.M. Ghangrekar,IIT Kharagpur, 2014).
III.4.2.5.Calcul de la longueur du couloir (L) :
La longueur de dessableur peut être déterminée par :
L= 𝑺𝒉 𝒃
CHAPITRE III LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE DESSABLEUR
49
III.4.2.6.Calcul le temps de séjour (Ts) :
Le temps de séjour des eaux usées dans le dessableur est calculé par la formule suivante :
Ts= 𝑽
𝑸𝒎𝒂𝒙
V : volume de dessableur
Ts= 𝒃×𝐡×𝐋
𝑸𝒎𝒂𝒙
La condition 3min<Tts< 5min (Gaid, 1984).
III.4.2.7.Volume de sable retenu :
Le volume de sable recueilli dans le dessableur en suspension :
Du type de réseau d‟assainissement.
De la forme de grain
De la concentration des matières solides en suspension.
Du régime d‟écoulement.
On admet généralement un volume de sable de l‟ordre de 5 à 12 l/hab/an. Dans notre cas le
réseau d‟assainissement est unitaire, on prend un volume de 12 l/hab/an (Gaid, 1984).
Le volume journalier des sables recueillies sera :
Ws= 𝑵𝒆𝒉×𝟏𝟐
𝟑𝟔𝟓jours(l/j)
Avec:
Ws: le volume de sable recueillies.
Neh: le nombre équivalent habitant.
CHAPITRE III LES MATIERES EN SUSPENSIONS ET LE DESSABLEUR
50
III.5.CONCLUSION :
L‟objectif de ce chapitre, est de donner un aperçu général sur les matières en suspensions
et les différents types de dessableur en donnant les avantages et les inconvénients de
chacun de dessableur.
Dans ce chapitre nous avons présenté le mode de calcul d‟un dessableur couloir car la
station de notre étude possède un dessableur couloir.
Deuxième partie :
Résultats et discussions
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
51
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR
DE LA STEP.
IV.1 INTRODUCTION :
Au cours de ce chapitre nous allons procéder à une analyse et comparaison des résultats des
essais expérimentaux effectuées au sein du laboratoire de la STEP de Ain Beida pour l‟évaluation
et l‟évolution des performances du dessableur de la station d‟AIN BEIDA et comparé les
résultats d‟exploitation de la STEP avec celle qu‟on a effectué expérimentalement.
IV.2 PROCEDE EXPERIMENTAL :
IV.2.1.Détermination de MES et MVS :
Selon le domaine d'application, la quantité d'eau a analysé et la qualité présumée des matières
suspendues dans l'eau, Le protocole de détermination des matières en suspension (MES) se
basera sur l'une des méthodes expérimentales suivantes :
- La centrifugation.
- La filtration.
Dans le cas de l'analyse des eaux usées, il est recommandé de procéder par filtre en fibre de verre
pour les échantillons d'eaux traitées et par centrifugation pour les échantillons d'eaux brutes et
chargées afin d'éviter le colmatage des filtres.
Le choix de la filtration sous vide avec membrane filtrante en fibre de verre s'est imposé, dans
notre cas, d'une part, en raison de sa rapidité et de sa simplicité à mettre en œuvre, et d'autre part,
de la possibilité de récupérer le filtrat (fraction dissoute) nécessaire pour la détermination de la
pollution résiduelle. (ONA, 2017).
IV.2.1.1.Principe de la filtration : « NF EN 872 juin (2005).
Cette méthode se base sur le passage d'un échantillon d'eau de volume V à travers un filtre en
fibre de verre de 0,45 µm, après le séchage dans l‟étuve à 105°c , le poids de matière retenue par
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
52
le filtre, noté M, est déterminé par pesée différentielle (avant et après filtration). La concentration
des matières en suspension (MES) ne sera donc que le rapport de ce poids sur le volume d'eau
analysé.
a- Matériel utilisé :
- Cône de filtre Büchner : c‟est un cône utilisé pour la filtration des eaux brutes en
porcelaine.
- Papier filtre : fibre en verre de type « Schleicher &Schull Gmbh D-3354 Dassel » et de
0,45µm d‟ouverture de pores, et de dimension « 500*1000mm ».
- Pompe sous vide : type EKO Vacum pump.
- Balance de précision : de type « OHAUS » de précision 1/1000.
- Etuve : pour le séchage à 105°c de type « UN55, memmert »
- Dessiccateur : pour d‟élimination de l‟humidité.
- Four à moufle à 550 à °c de type « Nabertherm, type : Gmbh, Modèle : More THAN
HEAT 30-3000 °C ».
b- Mode opératoire :
- Sécher le papier filtre (fibre en verre) durant une heure dans l‟étuve à une température de
105°c.
- Mettre le filtre dans le dessiccateur pour le refroidissement.
- Peser le filtre précisément sur la balance, et en lire M0 en g
- Placer le filtre sur le cône de filtre Büchner.
- Prendre avec une éprouvette graduée une quantité fixe de 50 ml d‟un échantillon bien
mélangé
- Vidé lentement l‟éprouvette sur le filtre, la suspension est filtrée sur le filtre à l‟aide de la
pompe à vide.
- Rincer les parois internes de l‟éprouvette 3 ou 4 fois avec l‟eau distillée afin de diluer les
sels dissous.
- Retirer avec précaution le papier filtre à l‟aide de pince
- Sécher le filtre durant 2 heures dans l‟étuve à une température de 105°C.
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
53
- Après refroidissement, peser le filtre précisément sur la balance de précision.
- Lire le deuxième poids M1 en g.
C-Expression des résultats :
𝑀𝐸𝑆 (𝑚𝑔
𝑙) =
𝑀1− 𝑀0
𝑉𝑒𝑐 ℎ∗ 1000
M0 (g) : Poids de coupelle vide.
M1 (g) : Poids de coupelle après le séchage à 105°c.
V èche (ml) : Volume de l‟échantillon.
Après pesage de MES, mettre les coupelles dans le four à moufle de type « Nabertherm, type :
Gmbh, Modèle : More THAN HEAT 30-3000°c » à 550 °C pendant 2 heures, les peser après, ce
qui correspond à la matière minérale.
Pour rechercher les matières volatiles en suspension (MVS) :
MVS (mg/l) = MES - Matière minérales.
IV.3.ECHANTILLONAGE DES EAUX USEES TESTEES :
IV.3.1.Durée :
Les prélèvements d‟eaux brutes et traitées de la station d‟épuration de la ville d‟Ain Beida ont été
effectués au cours de la période allant de 15 Février 2017 au 8 Mars 2017. Des prélèvements et
des analyses quantifiant les MES, MVS et MMS des eaux usées à l‟entrée et à la sortie de
dessableur de STEP, les analyses sont effectuées au niveau de laboratoire de la STEP.
IV.3.2.Procédé de Prélèvement :
Le prélèvement est l'opération qui consiste à prendre une partie aliquote du milieu à étudier ;
alors que l'échantillonnage consiste à retenir une fraction du prélèvement sur laquelle sera
effectuée l'analyse.
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
54
L'échantillonnage peut se faire sans prélèvement intermédiaire, l'eau est prise directement dans
des flacons sans transiter par une bouteille de prélèvement, c'est l'étape la plus délicate dans la
chaine de mesure de la qualité des eaux, car elle conditionne les résultats analytiques et
l'interprétation qui en sera donnée. Il conviendra donc que :
D‟une part, toutes les précautions soient prises pour que l'eau prélevée subisse le minimum de
modification entre l'instant du prélèvement et celui de l'analyse.
D‟autre part, les échantillons soient homogène et aussi représentatif que possible du milieu .
(ONA, 2017).
a.Prélèvement Manuelle :
On utilise un préleveur pour prendre les échantillons à l‟entrée et à la sortie de dessableur
manuellement pendant toute la journée.
b.Prélèvement Automatique :
A l'aide d'une armoire d'échantillonnage, le prélèvement se fait facilement. Cet appareil prélève
100 ml chaque 60 min puis elle les mit automatiquement dans des bouteilles de 1 litre.
Il y a deux postes de prélèvement, le premier est localisé à l‟entrée de dessableur /déshuileur et le
deuxième avant le poste de rejet.
Figure 21: Méthodes de prélèvements.
Prélèvement automatique Prélèvement manuelle
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
55
IV.4. RESULTAS ET DISCUSSION
IV.4.1.Données de la STEP :
Les figures 22 et 23 regroupent les résultats d‟analyses de matières en suspensions (MES) à
l‟entrée et la sortie de la STEP, pour une période d‟observation de 3 ans (2014 -2017).
Ces résultats sont comparés aux normes admissibles en (MES) à l‟entrées et à la sortie d‟une
station d‟épuration.
Figure 22: Evolution de la concentration journalière de MES à l'entrée de la STEP d'Ain Beida
(2014-2017).
Figure 23: Evolution de la concentration journalière de MES à la sortie de la STEP d'Ain Beida
(2014-2017).
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
ME
S (m
g/l
)
DATE
MES entrer mg/l Norme MES
05
1015202530354045
ME
S (
mg/l
)
DATE
MES sortie mg/l Norme de sortie
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
56
D‟après les résultats des figure 22 et 23 la variation journalière des concentrations des matières
en suspension (MES) à l‟entrée et à la sortie de la STEP d‟Ain Beida, ne doit pas dépasser 600
mg /l à l‟entrer, et 30 mg/l à la sortie de STEP selon les normes de JORA (2009). L'analyse des
résultats de MES (figure 22 et 23) montre que les eaux usées étudiées sont caractérisées par une
concentration moyenne de 442,34 mg/l pour les eaux brutes et une moyenne de 13,26 mg/l pour
les eaux traitées. Ce résultat est lié souvent à la charge importante en matières organiques et
minérales.
On remarque quelques dépassement de concentration en (MES) soit un taux de 12,97%
d‟observation pour les eaux brutes pendant la période d‟étude, ce dépassement correspond au
période humide de l‟année, cela peut être expliqué par un grands apport en matière en suspension
en temps pluvial dû à la dégradation du cadre urbain de la ville. Par contre le dépassement
rencontré à la sortie de la STEP soit un taux de 1,62 % d‟observation, peut-être dû au changement
brusque d‟identité des gestionnaires de la STEP, par le mauvais rendement du dessableur de la
station et par la mauvaise décantation en dégageant des gaz qui perturbent la décantation.
Théoriquement le dessableur élimine 80% de MES minérales (rendement souhaité), et comme
nous n‟avons pas cette variante nous allons considérer que le dessableur élimine 80% de MES
total pour faire une comparaison entre le rendement réel de la STEP et celui souhaité.
La figure 24 nous donne le rendement réel et souhaité pour l‟élimination de MES de station
d‟Ain Beida.
Figure 24: Evolution de rendement journalier réel et souhaité de MES de la STEP d'Ain Beida
(2014-2017).
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
57
D‟après les résultats obtenus sur la figure 24 en remarque que le rendement réel dépasse
largement le rendement souhaité estime à 80%.
D‟après les figures 22, 23 et 24 on constate que l‟élimination de MES est effectués avec un
rendement très rentable en moyenne de 96,66 %, et que le dessableur de la station de la ville
d‟Ain Beida fonctionne correctement.
IV.4.2.Données expérimentaux :
Pour mieux voir l‟évolution de fonctionnement de dessableur de station de la ville d‟Ain Beida
on a effectué de prélèvement pendant des heures différentes pendant la journée (le matin vers
9h30, à midi vers 12h05 et après-midi vers 14h30). Les prélèvements des échantillons à la sortie
du dessableur on les a faits après un temps de Ts = 3,38 min. ce temps de séjour est calculer par
Ts = V
Q× 60 =
166
2947× 60 =3,38 min.
V : volume de dessableur (m3).
Q : débit de pointe par temps de pluie (m3/h).
MES
Les figures 25, 26 et 27 regroupent les résultats expérimentaux d‟analyses de matières en
suspension (MES) à l‟entrée et la sortie de la STEP, pour une période d‟observation de 10 jours
pendant les différentes heures de la journée.
Ces résultats sont comparés aux normes admissibles en (MES) à l‟entrée de la STEP et au
rendement réel à la sortie de la station d‟épuration étudiée.
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
58
Figure 25: Evolution journalière de la concentration de MES à l’entrée et à la sortie de
dessableur pendant la mâtinés.
Figure 26: Evolution journalière de la concentration de MES à l’entrée et à la sortie de
dessableur à midi.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
16
/02
/20
17
17
/02
/20
17
18
/02
/20
17
19
/02
/20
17
20
/02
/20
17
21
/02
/20
17
22
/02
/20
17
23
/02
/20
17
24
/02
/20
17
25
/02
/20
17
26
/02
/20
17
27
/02
/20
17
28
/02
/20
17
01
/03
/20
17
02
/03
/20
17
03
/03
/20
17
04
/03
/20
17
05
/03
/20
17
06
/03
/20
17
07
/03
/20
17
08
/03
/20
17
ME
S (
mg/l
)
Dates
MES D'entrée MES de Sortie Norme EU brute
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
59
Figure 27: Evolution de la concentration des MES à l’entrée et à la sortie de dessableur après
midi.
Sur les figures 25, 26 et 27 on remarque un dépassement à la norme (600mg/l) (JORA, 2009) de
concentration en (MES) pour une seule journée soit un taux de 10% d‟observations pour les eaux brutes à
l‟entrée de dessableur pendant la matinée. Le même taux est observé pour les eaux brutes de midi. Mais ce
taux est un peu élevé soit 30% d‟observation pour la période d‟après-midi. L‟analyse des résultats de MES
(figure 25, 26 et 27) montre que les eaux usées étudiées sont caractérisées par une concentration moyenne
de 292 mg/l pour les eaux brutes, et qui ne dépassent pas la norme Algérienne (600 mg/l) (JORA, 2009).
Mais on remarque aussi une concentration de MES dépasse la norme de 1220 mg/l à la matinée cause
d‟entrée d‟un débit important avec une forte charge en MES pendant la matinée de ce jour-là à cause de
pluie : la même remarque est faite pour la période de midi une seule observation dépasse la norme
algérienne cella est peut être due à l‟existence des mousses brunes, et les eaux de lavages. Débit de pointe.
A la sortie de dessableur, on remarque que les concentrations en MES en moyenne sont de l‟ordre de 152
mg/l pour le matin, de 170 mg/l pour le midi et de 320 mg/l pour l‟après-midi.
Soit un taux de 60%, 70%, et 60% d‟observations pour chacune de période sont inférieurs à celle d‟entrée
ce qui signifie une élimination de cette pollution dans le dessableur couloir.
Par contre on observe quelques valeurs en MES à la sortie de dessableur dépassent celles d‟entrées, soit
40%, 30%,et 40% d‟observations.
0
200
400
600
800
1000
1200
140016
/02/
2017
17/0
2/20
17
18/0
2/20
17
19/0
2/20
17
20/0
2/20
17
21/0
2/20
17
22/0
2/20
17
23/0
2/20
17
24/0
2/20
17
25/0
2/20
17
26/0
2/20
17
27/0
2/20
17
28/0
2/20
17
01/0
3/20
17
02/0
3/20
17
03/0
3/20
17
04/0
3/20
17
05/0
3/20
17
06/0
3/20
17
07/0
3/20
17
08/0
3/20
17
MES
(mg/
l)
Dates
MES D'entrée Normes des MES MES sortie
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
60
Cette variabilité est liée à un apport en matière en suspension en amont et une élimination des MES en
aval, mais il y‟a des concentrations de MES à la sortie de dessableur dépassent celles de l‟entrée. Ces
valeurs montrent que le dessableur n‟as pas fait son travail ces jours-là, cela peut être justifiée soit :
Par des turbulences au niveau de dessableur qui ne laissent pas les particules se décante au fond de
dessableur, à cause de l‟aération ou le pompage des eaux.
Par une vitesse rapide donc minimisée le temps de séjours de décantation.
Par présence de la une mousse brune à cause de détergents.
Figure 28: Rendement d’élimination de MES de dessableur pendant la matinée.
La figure 28 représente le rendement réel pour l‟élimination de MES des eaux brutes de la station
d‟épuration de la ville d‟Ain Beida.
On remarque que le rendement réel est très faible, avec une moyenne de 13,33% pour l période
d‟étude. Les rendements négatifs (40% d‟observation) expliquent le disfonctionnement total de
dessableur. 30% des valeurs ont un rendement moyen avec une valeur de (57%, 66,66%, et
66,66%), alors que 20% d‟observation ont un rendement faible de 40% et 22,22%.
Mais sur la même figure en remarque un rendement de 95,08% le jour ou il avait un apport
important en MES, et un débit important le jour de la pluie.
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
61
Figure 29: Rendement d’élimination de MES de dessableur a midi.
La figure 29 nous donne le rendement réel de MES de dessableur, on remarque qu‟on a des
rendements négatifs (-22%, -19%, -28%) avec un taux de 30% des résultats parce que les
concentrations des MES à la sortie très élevées que les concentrations à l‟entrée, mais 50%
d‟observation ont des rendements peut acceptable (55%, 60%, 57%, 66%, 75%), avec 20%
d‟observation ont un rendement faible (40%, 20%). Dans ce cas on peut dire que les rendements
sont acceptables en moyenne.
Figure 30:Rendement des MES de dessableur pendant l’après midi.
-200
-150
-100
-50
0
50
100
16/
02/2
017
17/
02/2
017
18/
02/2
017
19/
02/2
017
20/
02/2
017
21/
02/2
017
22/0
2/20
17
23/0
2/20
17
24/0
2/20
17
25/0
2/20
17
26/0
2/20
17
27/0
2/20
17
28/
02/2
017
01/
03/2
017
02/
03/2
017
03/
03/2
017
04/
03/2
017
05/
03/2
017
06/
03/2
017
07/
03/2
017
08/
03/2
017
R %
Dates
R% réel
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
62
la figure 30 représente le Rendement réel des (MES) de dessableur pendant la période de l‟après-
midi.
On remarque qu‟on a un disfonctionnement total de dessableur avec des rendements réels
négatifs parce que les concentrations de MES a la sortie sont très élevée par rapport aux
concentrations à l‟entrée, donc pour ces taux il n‟y a pas d‟élimination de MES par contre on
ajoute une autre concentration à celle d‟entrée 40% d‟observation représentent ce phénomène-là.
Alors que 20% des résultats ne dépasse pas un rendement de 40%. Soit 40% d‟observation ont un
rendement entre 41% comme valeur min et 77% pour une valeur max.
Donc l‟élimination de MES est très faible pour l‟ensemble de résultats.
MMS
Les figures ci dissous regroupent les résultats expérimentaux d‟analyses de matières minérales
(MMS) à l‟entrée et la sortie de STEP, pour période d‟observation de 10 jours pendant les
différentes heures de la journée ainsi leur rendement d‟élimination de ce paramètre.
Figure 31: Evolution de la concentration des MMS à l’entrée et à la sortie de dessableur pendant
la matinée.
Dans cette figure on a l‟évolution de la concentration des (MMS) à l‟entrée et à la sortie de
dessableur pendant la matinée, on remarque que toutes les valeurs à la sortie de dessableur
dépassent les concentrations à l‟entrée en (MMS). Ce dépassement peut être du :
Le temps de passage est rapide qu‟il ne laisse pas les MM se reposent au fond.
Le débit est discontinu, donc il n‟est pas régulariser.
Perturbation des grains de sable à cause de disfonctionnement de racleur.
0
50
100
150
200
250
300
16/0
2/20
17
17/0
2/20
17
18/0
2/20
17
19/0
2/20
17
20/0
2/20
17
21/0
2/20
17
22/0
2/20
17
23/0
2/20
17
24/0
2/20
17
25/0
2/20
17
26/0
2/20
17
27/0
2/20
17
28/0
2/20
17
01/0
3/20
17
02/0
3/20
17
03/0
3/20
17
04/0
3/20
17
05/0
3/20
17
06/0
3/20
17
07/0
3/20
17
08/0
3/20
17
MM
S (m
g/l)
Dates
MMS de Sortie MMS D'entrée
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
63
Pendant les 10 jours de prélèvement il y‟avait des changements climatique, le jour 07/03/2017 et
le 08/07/2017 une forte précipitation et le racleur au repos pendant les deux jours c‟est-dire pas
d‟élimination des sables.
Figure 32: Rendement des MMS de dessableur pendant le matin.
Le rendement souhaité est 80% (théoriquement le dessableur élimine 80% de MMS)
Sur la figure 32 en remarque que les rendements réels sont très faibles en les comparent avec le
rendement théoriques à cause des concentrations de sortie qui dépassent celle d‟entrée à cause
peut être des problèmes citées précédemment.
Figure 33: Evolution de la concentration des MMS à l’entrée et à la sortie de dessableur pendant
le midi.
-10
10
30
50
70
90
16/0
2/20
17
17/0
2/20
17
18/0
2/20
17
19/0
2/20
17
20/0
2/20
17
21/0
2/20
17
22/0
2/20
17
23/0
2/20
17
24/0
2/20
17
25/0
2/20
17
26/0
2/20
17
27/0
2/20
17
28/0
2/20
17
01/0
3/20
17
02/0
3/20
17
03/0
3/20
17
04/0
3/20
17
05/0
3/20
17
06/0
3/20
17
07/0
3/20
17
08/0
3/20
17
R %
Dates
R% réel R% souhaité
0
100
200
300
400
500
600
16/
02/2
017
17/
02/2
017
18/
02/2
017
19/
02/2
017
20/
02/2
017
21/
02/2
017
22/
02/2
017
23/
02/2
017
24/
02/2
017
25/
02/2
017
26/
02/2
017
27/
02/2
017
28/
02/2
017
01/
03/2
017
02/
03/2
017
03/
03/2
017
04/
03/2
017
05/
03/2
017
06/
03/2
017
07/
03/2
017
08/
03/2
017
MM
S (m
g/l)
Dates
MMS D'entrée MMS sortie
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
64
La figure 33 montre que la majorité des concentrations des (MMS) à la sortie de dessableur est
inferieur aux (MMS) a l‟entrée de dessableur, parce que il y‟a une élimination adéquate des
matières minérales
Dans ce cas on peut dire que dessableur à éliminé les (MMS) pendant toutes les prélèvements
sauf pour la journée de 20/02/2017 on remarque que les MMS à la sortie dépassent celles à
l‟entrée, le même cas pour ce jour-là pour les MES
Figure 34 : Rendement des MMS de dessableur pendant le midi.
Sur cette figure on remarque que le rendement réel de 57% à 77% est acceptable en le comparent
avec celui de matin, mais n‟atteigne pas celui souhaité (80%) pour l‟élimination de matière
minérale. On enregistré des rendements négatifs qui expliquent le disfonctionnement de
dessableur à cause des concentrations très élevée à la sortie. Comme pour les MES ce jour-là peut
être qu‟il avait des perturbations au niveau de dessableur, la vitesse de passage est rapide donc
minimisée le temps de séjours de décantation.
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
R %
Dates
R% réel R%souhaité
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
65
Figure 35: Evolution de la concentration des MMS à l’entrée et à la sortie de dessableur pendant
l’après midi.
On remarque quelques dépassements de concentration en (MMS) soit un taux de 40%
d‟observation pour les concentrations à la sortie de dessableur. Sur cette période d‟étude on
remarque qu‟il existe une mousse brune et un débit important avec une charge polluants très
élevée à cause de pluie. Par contre 40% des valeurs subissent une diminution en MMS à la sortie,
et 20% des valeurs ne subissent aucun changement entre l‟entrée et la sortie.
Figure 36: Rendement des MMS de dessableur pendant l’après midi.
La majorité des valeurs de Rendement réel calculée est très faible (16%, 20%,-25%, -40%) par
rapport au Rendement souhaité, on peut dire que l‟élimination est mauvaise.
0
50
100
150
200
250
300
16/0
2/20
17
17/0
2/20
17
18/0
2/20
17
19/0
2/20
17
20/0
2/20
17
21/0
2/20
17
22/0
2/20
17
23/0
2/20
17
24/0
2/20
17
25/0
2/20
17
26/0
2/20
17
27/0
2/20
17
28/0
2/20
17
01/0
3/20
17
02/0
3/20
17
03/0
3/20
17
04/0
3/20
17
05/0
3/20
17
06/0
3/20
17
07/0
3/20
17
08/0
3/20
17
MM
S (m
g/l)
Dates
MMS D'entrée MMS DE SORTIE
R% réel; -200
R%souhaite; 80
-220
-170
-120
-70
-20
30
80
R %
Dates
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
66
MVS
Les figures ci dissous regroupent les résultats expérimentaux d‟analyses de matières volatiles en
suspension (MVS) à l‟entrée et à la sortie de la STEP, pour une période d‟observation de 10jours
pendant les différentes heures de la journée ainsi leur rendement d‟élimination de ce paramètre.
Figure 37: Evolution de la concentration des MVS à l’entrée et à la sortie de dessableur pendant
la matinée.
Figure 38: Evolution de la concentration des MVS à l’entrée et à la sortie de dessableur pendant
le midi.
0
100
200
300
400
500
600
16/0
2/20
17
17/0
2/20
17
18/0
2/20
17
19/0
2/20
17
20/0
2/20
17
21/0
2/20
17
22/0
2/20
17
23/0
2/20
17
24/0
2/20
17
25/0
2/20
17
26/0
2/20
17
27/0
2/20
17
28/0
2/20
17
01/0
3/20
17
02/0
3/20
17
03/0
3/20
17
04/0
3/20
17
05/0
3/20
17
06/0
3/20
17
07/0
3/20
17
08/0
3/20
17
M V
S (m
g/l)
Dates
MVS d'entrée MVS sortie
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
67
Figure 39: Evolution de la concentration des MVS à l’entrée et à la sortie de dessableur pendant
l’après midi.
Les figures 37, 38, 39 représente l‟évolution de la concentration des (MVS) à l‟entrée et à la
sortie de dessableur pendant la matinée, à midi et l‟après-midi, à partir des résultats représentés
sur ces trois figures, on constate que dessableur fait une élimination des matières volatiles en
suspension, avec un taux de 70% d‟observation sur les trois intervalles de mesures (matin, midi,
après-midi). D‟après ces résultats on peut dire que le dessableur joue le rôle de décanteur. Ce si
est peut-etre du à cause de la longueur de dessableur (longueur importante de 31m) donc un
temps de séjours élevée, la vitesse de sédimentation de dessableur est très faible.
Figure 40: Rendement des MVS de dessableur pendant la matinée.
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
68
Figure 41:Rendement des MVS de dessableur pendant le midi.
Figure 42:Rendement des MVS de dessableur pendant l’après-midi.
Les figures 40, 41, et 42 confirment qu‟au niveau de dessableur, les MVS subissent une
diminution avec un taux allant des fois jusqu'à 100%. Alors que normalement cette pollution ne
diminue pas dans cette filière de la station. On peut avoir une diminution mais à faible taux si ces
dernière sont collée aux grains de sables. On remarque aussi un ajout en MVS à la sortie de
dessableur justifié par le signe(-) dans les figures de rendement.
IV.5.CONCLUSION :
L‟objectif de ce chapitre à visé de faire une analyse et comparaison entre les résultats
d‟exploitation de la STEP et avec celle qu‟on a effectuée expérimentalement au sein du
laboratoire de la STEP de Ain Beida pour l‟évaluation et l‟évolution des performances de
dessableur de cette STEP.
-600-500-400-300-200-100
0100200
R %
Dates
R réel %
-150-100
-500
50100150
R %
Dates
R réel %
CHAPITRE IV : ANALYSES DU FONCTIONNEMENT DU DESSABLEUR DE LA STEP.
69
Les résultats d‟exploitation de la STEP montrent que l‟élimination des MES est très faibles avec
un taux en moyenne qui dépasse 95%. Cette valeur nous renseigne le bon fonctionnement de
dessableur.
Par contre les résultats expérimentaux des eaux usées à l‟entrée et à la sortie de dessableur a
partir des analyses des MES, MVS, MMS, et en faisant une comparaison entre les variations
journalières et leurs rendement, nous a aidé de détecter les problèmes qui peuvent gêner le
fonctionnement de dessableur. Dans le cadre général ces résultats nous renseignent sur le
mauvais fonctionnement de dessableur de la STEP de la ville d‟Ain Beida.
CHAITRE V : ORIGINES DE DISFONCTIONNEMENT DE DESSABLEUR DE LA STATION
70
CHAPITRE V : ORIGINES DE DISFONCTIONNEMENT DE
DESSABLEUR DE LA STATION
V.1 INTRODUTION
L‟objectif de ce chapitre est de faire le redimensionnement de dessableur de la station d‟Ain
Beida pour savoir les origines de disfonctionnement de dessableur.
V.2. REDIMENSIONNEMENT
V.2 .1.Dimensionnement à temps sec :
Qps=1179 m3/h.= 0,33m
3/s.
Avec
Qps : Débit de point par temps sec.
Dans la STEP de la ville d‟Ain Beida on a deux dessableur en service, donc on partage le débit en
2, c‟est-à-dire les débits pour chaque dessableur sera :
Qps = 0,33/2= 0,165m3/s.
Selon ONA, 2017 on a :
Longueur L = 31m.
Largeur B =2,3m.
Hauteur du dessableur H=2,33m.
Hauteur d‟eau active Hw=2,21m.
Le volume d‟eau de dessableur : 157,57 m3.
Selon (Neighbor 1965 ; Imhoff and Imhoff 1979 ; „„Design‟‟ 1992) on a :
a). Hauteur:
2.0 m ≤ H= 2,33 m ≤ 5.0 m vérifié
b). Largeur:
1 H ≤ B = 2,3 m ≤ 5H vérifié
CHAITRE V : ORIGINES DE DISFONCTIONNEMENT DE DESSABLEUR DE LA STATION
71
L‟optimum est : B=2H, et B/H> 1
c). Longueur :
2.5 B≤ L= 31 m ≤ 5.0 B n‟est pas vérifié.
Pour L = 5 B on a L= 2,3*5= 11,5 m
Donc la longueur de dessableur est très longue car dans notre cas :
L= 13,5 B
d). Temps de Séjours :
Ts = 120– 300 s.
L‟optimum Ts= 180 s.
Calcul de temps de séjour de dessableur :
Volume de dessableur :
V= L*B*Hw = 157,57 m3.
Temps de séjour
Qps = V/Ts → Ts = V/Qps → Ts= (Hw*B*L)/0,165 = 945,96 s = 15 min 9 s.
120 s < Ts = 945,96 s < 300s n‟est pas vérifier
e) Vitesse d’écoulement :
Qps= Ve* SV
Qps = V0* SH
Avec :
CHAITRE V : ORIGINES DE DISFONCTIONNEMENT DE DESSABLEUR DE LA STATION
72
Qps : Débit de point par temps sec
Ve : Vitesse d‟écoulement
SV : Section verticale
SH : Section horizontale
Calcul de la section horizontale « SH » et la section verticale « SV »
SH=L* B = 31*2,3= 71,3 m2.
SV= Hw*B = 2,21* 2,3= 5,083 m2.
Calcul de la Vitesse d’écoulement Ve
Qps = Ve* SV => Ve= 0,165/5,083=0,032 m/s
0,2 m/s ≤Ve= 0,032 m/s ≤ 0,3m/s n‟est pas vérifié.
Calcul de la Vitesse de chute V0
Qps = V0* SH =>V0=0,165/71,3= 0,0023 m/s n‟est pas vérifier.
Selon (Imhoff and Imhoff) 1979, le dessableur doit éliminer
• 100% des particules ayant un diamètre (d>0.2 mm) ; et
• 65–75% des particules ayant un diamètre en moyenne (0.1< d < 0.2 mm).
Pour ces deux dimensions d1= 0,1mm et d2 = 0,2 mm, on aura deux vitesse de chutes pour chacun
des dimensions V01= 0,007 m/s et V02= 0,023m/s avec une densité de ρp = 2,600 kg/m3 (Imhoff
and Imhoff 1979).
0,007 m/s <V0=0,0023 m/s < 0,023 m/s n‟est pas vérifier.
CHAITRE V : ORIGINES DE DISFONCTIONNEMENT DE DESSABLEUR DE LA STATION
73
f) Vérification que le régime d’écoulement est fluvial :
Pour que le régime d‟écoulement soit fluvial il faut que le nombre de Froude Fr <1
Calcul de la hauteur critique « hc » :
𝐹𝑟 = 𝑉/√𝑔ℎ
Condition de criticité :
𝐹𝑟 =𝑉𝑐
√𝑔ℎ𝑐= 1
hc=∛((0,165)^2/((2,3)^2×9,81)) =0,088 m.
-Vc= 0,92 m/s> Ve= 0,032m/s
- hc =0,082 m< Hw= 2,21m.
Donc Fr<1 on a un régime d‟écoulement fluviale. Donc il n‟y a pas de turbulence qui peut
perturbée la sédimentation des particules.
V.2 .2.Dimensionnement par temps de pluie :
Qpl=2947m3/h =0,81m
3/s.
Dans la STEP on a deux dessableur en service, donc on partage le débit en 2 :
Débit Q= 0,81/2= 0,405m3/s.
Selon (Neighbor 1965 ; Imhoff and Imhoff 1979 ; „„Design‟‟ 1992) on a :
a). Temps de Séjours :
Ts = 120– 300 s.
L‟optimum Ts= 180 s.
CHAITRE V : ORIGINES DE DISFONCTIONNEMENT DE DESSABLEUR DE LA STATION
74
Calcul de temps de séjour de dessableur :
Volume de dessableur :
Vw= L*B*Hw = 157,573 m3.
Temps de séjour
Qps = V/Ts → Ts = V/Qpl → Ts= (Hw*B*L)/0,405 = 389,07 s = 6 min 48 s.
120 s < Ts = 389,07 s < 300s n‟est pas vérifier
b) Vitesse d’écoulement :
Qpl= Ve* SV
Qpl = V0* SH
Avec :
Qpl : Débit de point par temps de pluie :
Ve : Vitesse d‟écoulement
SV : Section verticale
SH : Section horizontale
Calcul de la section horizontale « SH » et la section verticale « SV »
SH=L B = 31*2,3= 71,3m2.
SV= Hw*B = 2,21* 2,3= 5,083m2.
Calcul de la Vitesse d’écoulement Ve
Qpl = Ve* SV => Ve= 0,405/5,083=0,079 m/s.
CHAITRE V : ORIGINES DE DISFONCTIONNEMENT DE DESSABLEUR DE LA STATION
75
0,2 m/s ≤Ve= 0,079 m/s ≤ 0,3m/s n‟est pas vérifier.
Calcul de la Vitesse de chute V0
Qpl = V0* SH =>V0=0,405/71,3= 0,0056 m/s n‟est pas vérifier.
Selon (Imhoff and Imhoff) 1979, le dessableur doit éliminer
• 100% des particules ayant un diamètre (d>0.2 mm) ; et
• 65–75% des particules ayant un diamètre en moyenne (0.1< d < 0.2 mm).
Pour ces deux dimensions d1= 0,1mm et d2 = 0,2 mm, on aura deux vitesse de chutes pour chacun
des dimensions V01= 0,007 m/s et V02= 0,023m/s avec une densité de ρp = 2,600 kg/m3 (Imhoff
and Imhoff 1979).
0,007 m/s <V0=0,0056 m/s < 0,023 m/s n‟est pas vérifier.
c) Vérification que le régime d’écoulement est fluvial :
Pour que le régime d‟écoulement soit fluvial il faut que le nombre de Froude Fr <1
Calcul de la hauteur critique « hc » :
𝐹𝑟 = 𝑉/√𝑔ℎ
g : accélération de la pesanteur (m/s2).
Condition de criticité :
𝐹𝑟 =𝑉𝑐
√𝑔ℎ𝑐= 1
Hc: Hauteur critique.
Vc : Vitesse critique.
hc=∛((0,405)^2/((2,3)^2×9,81)) =0,056m.
CHAITRE V : ORIGINES DE DISFONCTIONNEMENT DE DESSABLEUR DE LA STATION
76
-Vc= 0,89 m/s> Ve= 0,079m/s
- hc =0,056m< Hw= 2,21m.
Donc Fr<1 on a un régime d‟écoulement fluviale. Donc il n‟y a pas de turbulence qui peut
perturbée la sédimentation des particules.
Tableau 25: caractéristique à temps de pluie.
L
(m)
B
(m)
H
(m)
Hw
(m)
Vol
(m3)
Qpl
(m3)
SH
(m2)
SV
(m2)
b/h
Ve
(m/s)
V0
(m/s)
hc
(m)
Vc
(m/s)
Ts
(min)
31 2,3 2,33 2,21 157,53 0,405 71,3 5,083 1,04 0,079 0,0056 0,056 0,89 6min et
48s.
V.3 Discussion :
A partir des résultats précédentes on peut conclure que :
Des vitesses d‟écoulement faibles, temps de séjour élevé, et une longueur importante
dans les deux cas (temps sec et temps de pluie) se qui justifie l‟élimination des MVS,
avec des rendements allant jusqu‟à 100%. Alors que le dessableur peut éliminer que 10%
de la matière organique en pois (Jerzy, 2015).
Puisque le régime d‟écoulement et fluvial, donc on peut dire que les concentrations
élevées en MES, MVS et MMs à la sortie de dessableur qui dépassent celles d‟entré, sont
justifiés par des turbulences soit par injection d‟air dans le dessableur, par le mauvais
fonctionnement de racleur ou par le régime discontinue de pompage de débit.
V.4. Quelques solutions
V.4.1. ère
cas :
On fixe Ve= 0,35 m/s.
Selon l‟ONA on prend la vitesse d‟écoulement Ve = 0,35m/s.
CHAITRE V : ORIGINES DE DISFONCTIONNEMENT DE DESSABLEUR DE LA STATION
77
La vitesse de chute V0= 0,02m/s.
Condition de dimensionnement :
L/Ve>h/V0 ; ve= Q/ (b×h)
S : section du dessableur (m2).
L : sa longueur (m).
b : sa largeur (m).
h = sa profondeur (m).
Ve = vitesse horizontale dans le dessableur (m/s).
V0= vitesse de sédimentation (m/s).
-Procédure de calcul : connaissant le volume de dépôt de sable par jour et en fixant son
épaisseur, on calcule la longueur du dessableur.
-Calcul de la longueur du dessableur :
S= b×h = Q/Ve.
La quantité de sable extraite pour une urbanisation assez dense est estimée à 5 litres par habitant
par an (Gaid, 1984).
-La quantité de sable par an = 140000×5=700000l=700m3.
-le volume de dépôt par jour= 700/365=1,917 m3/j
En admettant que la hauteur de sable h ne dépassera pas 2 cm on a :(Gaid, 1984).
Longueur du dessableur : 1,917/(2,3×0,02) =41,67m.
On prendra L= 41,67m.
Calcul de la hauteur du dessableur :
CHAITRE V : ORIGINES DE DISFONCTIONNEMENT DE DESSABLEUR DE LA STATION
78
- Par QPs= 0,165 m3/s on a :
h= Qps/(Ve×b) = 0,165/(0,35×2,3) =0,20m.
On prendra h = 0.2 m.
-Par QPl = 0,405 m3/s on a:
h= Qpl/(Ve×b) = 0,405/(0,35×2,3) =0,50m.
Vérification de la condition de dimensionnement.
L/Ve =41,67/0,35 =119,05s = 1min et 59s.
h/V0 =0,2/(0,02) =10s. ou 0,5/(0,02) = 25s.
L/Ve>h/V0
La condition de dimensionnement est bien vérifiée.
Dimensions du dessableur :
L=41,67m (une longueur plus importante).
B=2,3m
h= 0,5m. Pour le débit à temps de pluie.
Le dessableur sera muni d'un pont racleur pour les opérations de dégraissage-déshuilage.
V.4.2. ème
cas :
1). Temps sec : Qps= 0,165 m3/s
On fixe, Ve = 0,3m/s et Sv = 5,083 m2.
Qps= Ve×Sv => Sv = Qps/ Ve = 0,55 m2.
On prend L1= 5B, et L2= 4B donc :
CHAITRE V : ORIGINES DE DISFONCTIONNEMENT DE DESSABLEUR DE LA STATION
79
L1 = 5×2,3= 11, 5m ;
V= 11,5×2,3×2,21 = 58,45 m3.
Ts= V/Qps = 58,45/0,165=5 min54s.
Qps =V0×SH=>V0= Qps/ SH = 0,165/ 26,45
V0= 0,006 m/s=> L1=5B
Pour ; L2=4×2,3= 9,2 m.
V= 9,2×2,3×2,21 = 46,76 m3
.
Ts= V/Qps = 46,76 /0,165= 4,72 min
Qps =V0×SH=>V0= Qps/ SH = 0,165/ 21,16
V0= 0,0077 m/s=> L1=4B
Donc on prend L= 9,2 m avec L= 4B.
2). Temps de pluie : Qpl= 0,405 m3/s
On fixe, Ve = 0,3m/s et Sv = 5,083 m2.
Qpl= Ve×Sv => Sv = Qpl/ Ve = 1,35 m2.
On prend L1= 5B, et L2= 4B donc :
L1 = 5×2,3= 11, 5m ;
V= 11,5×2,3×2,21 = 58,45 m3.
Ts= V/Qpl = 58,45/0,405=2 min40s.
Qpl =V0×SH=>V0= Qpl/ SH = 0,405/ 26,45
V0= 0,015 m/s=> L1=5B.
Donc pour les 3cas on prend un longueur de L= 5B.
Apartir de ces calcules on peut dire que :
CHAITRE V : ORIGINES DE DISFONCTIONNEMENT DE DESSABLEUR DE LA STATION
80
La longueur optimale de dessableur ne dépasse pas 16 ou 17m pour assurer, un temps de
séjours acceptable, une bonne vitesse de d‟écoulement et une bonne vitesse de chute.
On peut réaliser un réservoir tampon pour régulariser le débit.
IV.4 CONCLUSION
L'objectif de ce chapitre est de faire un redimensionnement de dessableur, donc ou est l‟étude du
dessableur qui l‟a fait, et donner quelques solutions pour mieux rendement.
81
CONCLUSION GENERALE
L‟objectif visé par cette étude est d‟éclairer l‟importance de l‟opération physique dans la chaine
de traitement des eaux usées. Il s‟agit d‟une pratique qui a des influences sur l‟environnement,
l‟économie du pays et la santé humaine.
Dans ce cas, nous avons pris comme lieu d‟étude la S.T.E.P d‟Ain Beida. Cette ville qui connait
une croissance démographique rapide est accompagnée par une augmentation des quantités des
eaux rejetées dans la nature, et en générale une augmentation de la pollution du milieu
environnemental.
Le but primordial de cette étude est l‟évaluation de performance de dessableur au niveau de la
STEP. Pour cela, on a essayé de faire une analyse et comparaison entre les résultats
d‟exploitation de la STEP et celles des analyses expérimentaux effectués au niveau de la STEP de
la ville d‟Ain Beida, et faire des analyses quantifiant des matières en suspension (MES), matières
minérales (MMS) et les matières volatils en suspension (MVS) qui existent dans les eaux usées.
A partir de notre étude, et selon l‟analyse des résultats d‟exploitation de la STEP de matières en
suspensions (MES) à l‟entrée et la sortie de la STEP, pour une période d‟observation de 3 ans
(2014 -2017). En comparant ces résultats aux normes admissibles (JORAD, 2009). En (MES) à
l‟entrées et à la sortie d‟une station d‟épuration. On peut dire que la station d‟épuration de ville
d‟Ain Beida travaille avec un très grand rendement qui dépasse généralement 95%,cette valeur
nous renseigne le bon fonctionnement de dessableur.
Par contre et d‟après nos résultats expérimentaux des eaux usées à l‟entrée et à la sortie de
dessableur a partir des analyses de MES, MVS, MMS, pendant une période de 10 jours.On
remarque qu‟il y‟a des variations journalière dans chaque période des analyses (matin, midi,
après-midi). La comparaison entre les variations journalières et leurs rendement, nous a aidé de
détecter les problèmes qui peuvent gêner le fonctionnement de dessableur. Dans le cadre général
ces résultats nous renseignent sur le mauvais fonctionnement de dessableur de la STEP de la ville
d‟Ain Beida.
82
Pendant l‟analyses des résultats expérimentaux, on remarque qu‟il y‟a des concentrations de MES, MMS
et MVS à la sortie de dessableur dépassent celles de l‟entrée. Ces valeurs montrent que le dessableur n‟as
pas fait son travail ces jours-là, cela peut être justifiée soit :
Par des turbulences au niveau de dessableur qui ne laissent pas les particules se décante au fond de
dessableur, à cause de l‟aération ou le pompage des eaux.
Par une vitesse rapide donc minimisée le temps de séjours de décantation.
Par des turbulences causées par l‟injection d‟air.
Par des turbulences de mauvais fonctionnement de racleur.
Pour cela on a fait un redimensionnement de dessableur couloir pour avoir les problèmes de
disfonctionnement. D‟après les résultats on a pu constater que les grands problèmes de dessableur
de la station d‟épuration de ville d‟Ain Beida est :
Une longueur importante de dessableur (31m) qui fait augmenter le temps de séjour.
Par la faible vitesse d‟écoulement.
Et pour avoir un bon fonctionnement on a choisi de diminuer la longueur à 11,5m
Enfin, nous recommandons la mise en place d‟urgence de moyens nécessaires pour une
exploitation optimale et plus rentable de la station d‟étude.
83
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